[发明专利]一种锂电池隔膜浆料及其制备的锂电池隔膜、锂电池

说明书

本发明公开了一种锂电池隔膜浆料，按照质量份数包括：去离子水100份、分散剂3‑15份、单质纳米硅20‑80份、增稠剂3‑15份、造孔剂5‑20份和粘合剂3‑15份。由该锂电池隔膜浆料涂覆制备的锂电池隔膜，由于锂电池隔膜浆料中含有单质纳米硅，其形成的涂层中存在大量颗粒间孔，可以改善隔膜的电解液吸收能力和电解液润湿性。当制备的锂电池隔膜用于锂金属电池中时，循环失效时长显著高于对比例，0.5C倍率下电池循环性能保持良好，而对比例失效。锂金属电池中，负极的循环稳定性良好，锂电池使用寿命显著延长。

技术领域

本发明涉及锂电池隔膜技术领域，特别是涉及一种锂电池隔膜浆料及其制备的锂电池隔膜、锂电池。

背景技术

经历了三十年的商业化进程和技术迭代，基于插层化学技术的锂离子电池仍是新能源行业的首选。为保证锂离子从电极中嵌入/脱嵌的过程是可逆的，需要始终稳定的基体材料来容纳锂离子。然而经过对锂离子电池技术的不断优化，传统结构的锂离子电池已经接近其理论能量密度的极限。

当选用锂金属替代石墨作为负极时，由于其高理论容量(3860mAh/g)和低电化学势能(-3.04V vs.SHE)，电池能量密度将有约50％的提升。但是，锂金属具有在电解液-锂界面形成枝晶的本征倾向，尖锐的锂枝晶会刺穿隔膜，造成电池短路，导致安全隐患。而且，由于失去电接触的锂和含锂的固体电解液中间相(SEI)的不断形成，电化学过程中锂的损失是不可避免的，这会导致电池寿命变短。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中锂金属替代石墨作为负极时，锂枝晶造成电池短路和寿命变短的技术缺陷，而提供一种锂电池隔膜浆料。

本发明的另一个目的，提供上述锂电池隔膜浆料涂覆形成的锂电池隔膜。

本发明的另一个目的，提供上述锂电池隔膜组成的锂电池。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种锂电池隔膜浆料，按照质量份数包括：

去离子水100份、分散剂3-15份、单质纳米硅20-80份、增稠剂3-15份、造孔剂5-20份和粘合剂3-15份。

在上述技术方案中，所述单质纳米硅的颗粒粒径范围为20-500nm。

在上述技术方案中，所述分散剂为聚丙烯酸钠盐、聚丙烯酸钾盐、聚丙烯酸铵盐和聚羧酸钠盐中的一种或任意比例的混合；

所述增稠剂为羧甲基纤维素钠、羧甲基羟丙基纤维素和羟乙基纤维素中的一种或任意比例的混合；

所述造孔剂为乙醇、丙醇、异丙醇中的一种或任意比例的混合；

所述粘合剂为水性聚丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、聚氨酯和环氧树脂中的一种或任意比例的混合。

在上述技术方案中，其制备方法包括以下步骤：

步骤1：将所述分散剂与去离子水混合搅拌，搅拌转速为300-1500rpm/min，搅拌时间为5-30min，得到第一液体；

步骤2：将所述第一液体和单质纳米硅混合搅拌，搅拌转速为1000-5500rpm/min，搅拌时间为30-150min，得到第二液体；

步骤3：将所述第二液体与造孔剂混合搅拌，搅拌转速为300-1500rpm/min，搅拌时间为5-30min，得到第三液体；

步骤4：将所述第三液体与增稠剂混合搅拌，搅拌转速为300-1500rpm/min，搅拌时间为5-30min，得到第四液体；

步骤5：将所述第四液体与粘合剂混合搅拌，搅拌转速为300-1500rpm/min，搅拌时间为5-30min，得到锂电池隔膜浆料。