[发明专利]一种活性材料修饰隔膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种活性材料修饰隔膜及其制备方法，该隔膜包括：具有绝缘及支撑作用的基膜层、可同锂枝晶反应的活性物质层。所述基膜为聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚偏氟乙烯膜、聚偏氟乙烯‑六氟丙烯膜、聚酰亚胺膜、聚酰胺膜、聚四氟乙烯膜、聚炳烯酸酯类膜、聚氯乙烯膜、聚环氧乙烯膜、玻璃纤维膜、纤维素膜、无纺布膜中的一种或多种复合膜。所述活性物质层的制备方法是将活性物质同粘结剂制成混合浆料，然后沉积到基膜上。所述沉积方法是刮涂、转移涂、喷涂、磁控溅射、粒子束溅射、原子层沉积、电子束蒸镀、脉冲激光沉积、气相沉积。所述活性物质层至少沉积于隔膜一侧。

技术领域

本发明属于电化学储能技术领域，具体地，涉及到一种用于锂离子电池或金属锂电池的新型隔膜及其制备方法。

背景技术

随着当今世界能源与环境问题的日益严峻，人们对于清洁高效及可再生能源的需求不断增加，能量的高效转化与存储也日益受到关注。高能量密度和环境友好的锂离子电池和金属锂电池成为近年来的重要研究方向。然而无论锂离子电池还是金属锂电池都存在锂枝晶问题，其中金属锂电池更为严重。循环过程中负极产生的锂枝晶刺穿隔膜导致电池短路，影响电池寿命、形成安全隐患。

目前从隔膜角度抑制锂枝晶的方法有：采用化合物填充或涂覆隔膜、增强隔膜基材强度、改善隔膜结构强度等。以上这些方法最终都是通过增强隔膜自身的机械强度来增强隔膜对锂枝晶的抵抗力，对锂枝晶的抑制作用有限。发明专利申请201710493913.5，提出了在隔膜中引入活性夹层，使活性夹层与金属锂枝晶发生反应，从而将锂枝晶转化为惰性绝缘产物的方法。

该方法可以最大程度地缓解锂枝晶问题，但构建三层隔膜，制备方法较为复杂，工艺繁琐。本发明进一步简化了发明专利申请201710493913.5中活性夹层隔膜的制备方法，并使隔膜在原有抑制锂枝晶的作用上增加了新的功能。

发明内容

在发明专利申请201710493913.5中，包含活性夹层的隔膜包括基膜层、活性夹层、另一层绝缘层三部分，本发明提出的活性夹层修饰隔膜仅包括基膜层以及活性层，该活性层在电池中与正极或负极接触时，活性层表面发生反应生成绝缘层，活性层中未与正极或负极接触部分不会参加反应仍可作为活性夹层使用。此外，活性层与正极接触时，在电池首次放电过程中，接触部分可作为电池正极参与放电，增加电池的首次放电容量；活性层与负极接触时，接触部分同金属锂发生反应，可促进金属锂活化，在金属锂表面形成新的SEI膜。

一种活性材料修饰隔膜，该隔膜包括：具有绝缘及支撑作用的基膜层、可同锂枝晶反应的活性物质层。所述基膜为聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚偏氟乙烯膜、聚偏氟乙烯-六氟丙烯膜、聚酰亚胺膜、聚酰胺膜、聚四氟乙烯膜、聚炳烯酸酯类膜、聚氯乙烯膜、聚环氧乙烯膜、玻璃纤维膜、纤维素膜、无纺布膜中的一种或多种复合膜。所述活性物质层由活性物质和粘结剂组成，活性物质含量为 10～100％。

进一步，所述活性物质为I₂、S、V₂O₅、MoO₃、MnO₂、Bi₂O₃、Bi₂Pb₂O₅、氟化碳、CuCl₂、CuF₂、CuO、CuS、FeS、FeS₂、Ni₂S₂、AgCl、Ag₂CrO₄中的一种或多种。

进一步，所述粘结剂为La132、La133、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠。

本发明的另一技术方案在于，提供上述活性材料修饰隔膜的制备方法，将活性物质同粘结剂制成混合浆料，然后沉积到基膜上。所述沉积方法是刮涂、转移涂、喷涂、磁控溅射、粒子束溅射、原子层沉积、电子束蒸镀、脉冲激光沉积、气相沉积。