[发明专利]一种补锂复合隔膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种补锂复合隔膜及其制备方法和应用。所述补锂复合隔膜包括基膜以及设置在基膜一侧的补锂涂层；所述补锂涂层的浆料按照重量份计包括补锂剂90‑92质量份、添加剂4‑6质量份、粘结剂组合物0.3‑0.5质量份、流平剂0.1‑0.3质量份和溶剂2‑4质量份。本发明提供的补锂复合隔膜不仅避免了金属锂的直接使用，同时还不会增加正极材料的阻抗，并兼具良好的耐高温性能、对电解液的浸润性能以及机械性能。

技术领域

本发明属于隔膜材料技术领域，具体涉及一种补锂复合隔膜及其制备方法和应用。

背景技术

固态电解质膜(Solid Electrolyte Interphases，简写为SEI膜)对锂离子电池的性能具有非常重要的影响，其对电芯后期的循环性能、日历存储寿命，甚至对于电芯自放电性能和安全性能也存在积极意义。

SEI膜的组成复杂，并处于亚稳定状态，其在形成过程中将消耗大量的活性锂离子，并且主要发生在首次循环过程。一般来说，活性锂的损失会导致正极材料中的锂永久性丢失，进而使得电池的可用容量不断减少。预锂化技术能够补偿负极材料表面形成SEI膜中的锂离子损失，从而提高电池的初始库伦效率、循环容量、循环寿命和实际能量密度，并通过人为调控形成更为稳定的SEI膜，有助于减少电解液中锂离子的消耗，同时降低正极材料中活性锂离子的损失，进而提高锂离子电池的首次库伦效率。

目前公开的补锂技术主要包括正极补锂、负极补锂和隔膜补锂三个方面，具体如下：

正极补锂技术：正极补锂的具体过程为在正极材料中加入少量补锂添加剂，采用正极补锂技术无需改变原有的生产工艺，成本低廉，且避免了金属锂的直接使用，提高了电池的安全性能。然而，正极补锂添加剂的预锂效率较低，并且往往会增加正极材料的阻抗和电池温升，降低正极材料的克容量发挥。此外，正极补锂技术对补锂剂的要求较高，目前商业化补锂剂的应用种类较少。

负极补锂技术：负极补锂的具体过程为在负极表面增加金属锂，常用的负极补锂方法主要包括锂粉掺杂补锂技术、超薄锂带辊压补锂技术、聚合物包覆的金属锂材料进行预锂化，以及金属锂与络合剂发生反应对负极表面进行化学预锂化等。负极预锂化技术能够显著提高负极材料的首次库仑效率，进而提升电池的电化学储能装置的能量效率。但是，使用金属锂存在安全隐患，并且负极补锂技术工艺繁琐，且对环境的要求高以及成本昂贵。

隔膜补锂技术：隔膜补锂的具体过程为在电极材料之间采用双层隔膜，两层隔膜之间加入金属锂作为第三电极，但是这种补锂方法导致正负极之间的阻抗增加以及隔膜的用量增加，故其实用性较差。此外，现有技术还公开了利用负极充电析锂，收集负极表面的锂枝晶并球磨，然后将其与粘结剂、有机溶剂混合制成混合液，涂覆在隔膜的表面，但是上述方法操作复杂，并且锂枝晶对环境要求较高，也容易刺穿隔膜，存在较高的安全风险。

因此，在本领域中，亟需开发一种操作简单且安全的可持续补锂技术，其能够提高电池的电化学性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种补锂复合隔膜及其制备方法和应用。本发明提供的补锂复合隔膜不仅避免了金属锂的直接使用，同时还不会增加正极材料的阻抗，并兼具良好的耐高温性能、对电解液的浸润性能以及机械性能。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种补锂复合隔膜，所述补锂复合隔膜包括基膜以及设置在基膜一侧的补锂涂层；

所述补锂涂层的浆料按照重量份计包括补锂剂90-92质量份、添加剂4-6质量份、粘结剂组合物0.3-0.5质量份、流平剂0.1-0.3质量份和溶剂2-4质量份。

本发明提供的补锂复合隔膜不会损害正极片的结构，也不会影响正极片和负极片的加工工艺，其中补锂剂和添加剂之间具有协同增效补锂效果，同时能够综合提高隔膜的浸润性能、热稳定性、保液能力以及机械强度，尤其适用于碳基负极材料、硅基负极材料以及硅碳复合负极材料的商业化应用。