[发明专利]一种锂电池补锂隔膜、其制备方法和锂电池

说明书

本发明提供了一种锂电池补锂隔膜、其制备方法和锂电池。该锂电池补锂隔膜包括隔膜基膜和设置在隔膜基膜一侧的补锂层，补锂层包括：无机化合物、锂粉、导电剂和粘结剂，导电剂在补锂层中形成导电网络。该补锂隔膜在电池充放电的过程中，可释放出锂在负极参与成膜反应或嵌入到负极中，根据不同的电池规格要求通过控制隔膜补锂层的厚度及锂粉的含量可对补锂量进行定量控制，防止出现因补锂过量或不均匀造成界面析锂，增强了电池的安全性。补锂层中加入导电剂，使首效显著提升，能够实现快速、完全补锂，减少锂粉在隔膜中的残留。无机化合物可以保持锂电池补锂隔膜的稳定性及绝缘性，且无机材料能够提升锂电池补锂隔膜在高温下的稳定性。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，具体而言，涉及一种锂电池补锂隔膜、其制备方法和锂电池。

背景技术

对于锂离子电池目前的能量密度已达到瓶颈，想要进一步提升能量密度，需运用预锂化技术，可有效弥补电芯首次充电时的活性锂损失，从而提升电芯能量密度和循环寿命。从技术路线上来看，目前主流的补锂方案可以分为两大类：1)正极补锂，主要是一些含锂氧化物添加剂(以浆料形式)，该种补锂方式补锂量有限，对于需高补锂量的硅炭、硅氧负极电芯并不适用；若直接采用锂带及锂金属补锂，补锂量的一致性不好控制，对设备要求较高。2)对于负极极片补锂：一般是采用锂粉、或是锂带直接与负极极片相结合，工业上一般采用的工艺是抖粉补锂、锂带压延补锂、真空蒸镀等方法；近年来，部分公司开发出锂浆料涂布补锂：碳酸锂包覆后的金属锂粉，与其他溶剂进行混合，制成补锂浆料；然后在已经干燥成型的负极片上进行锂浆料二次涂布、二次干燥、二次压延等工艺。

以上所述的正极和负极极片的补锂方法存在补锂精度差，局部补锂过量，会造成满充界面析锂问题，在后续的使用过程中存在安全风险。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种锂电池补锂隔膜、其制备方法和锂电池，以解决现有技术中补锂精度差和界面锂残留、析锂的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种锂电池补锂隔膜，该锂电池补锂隔膜包括隔膜基膜和设置在隔膜基膜一侧的补锂层，补锂层包括：无机化合物、锂粉、导电剂和粘结剂，导电剂在补锂层中形成导电网络。

进一步地，以重量份计，无机化合物的重量份为30～60份，锂粉的重量份为0.05～5份，优选为0.3～2份；导电剂的重量份为0.2～10份；粘结剂的重量份为0.1～20份。

进一步地，无机化合物选自三氧化二铝、二氧化硅、氢氧化镁、勃姆石、二氧化锆、氧化钙、氧化锌中的一种或多种，优选无机化合物的平均粒径为0.1μm～4μm。

进一步地，锂粉的平均粒径为50μm～500μm，优选为50μm～200μm。

进一步地，导电剂选自导电炭黑、导电石墨、科琴黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯、气相生长炭纤维中的一种或多种。

进一步地，粘结剂选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氯丙烯聚合物、丁苯橡胶、聚丙烯、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。

进一步地，补锂层的厚度为3～7μm，孔隙率为40％～70％。

进一步地，隔膜基膜选自聚乙烯多孔膜、聚丙烯多孔膜、无纺布多孔膜、聚酰亚胺膜中的一种或多种；优选隔膜基膜的厚度为5～50μm，优选隔膜基膜的孔隙率为30％～60％。

根据本发明的另一方面，提供了一种上述任一种的锂电池补锂隔膜的制备方法，该制备方法包括：步骤S1，将形成补锂层的原料成分和溶剂混合，得到隔膜补锂层浆料；步骤S2，采用凹版涂布的方式，将隔膜补锂层浆料涂覆在隔膜基膜上，得到隔膜预制补锂层，优选预制补锂层的厚度为5～9μm；步骤S3，脱除预制补锂层的溶剂，得到补锂隔膜。

根据本发明的又一方面，提供了一种锂电池，该锂电池包括正极、隔膜、负极和电解液，隔膜为上述任一种的补锂隔膜。