[发明专利]一种隔膜浆料及其制备方法、隔膜和锂离子电池

说明书

一种隔膜浆料及其制备方法、隔膜和锂离子电池。所述隔膜浆料包括分散剂、胶层主材料、增稠剂、粘结剂和锂化材料。所述制备方法包括：将配方量的分散剂和胶层主材料混合，加入配方量的增稠剂、粘结剂和锂化材料混合，得到所述隔膜浆料。本发明提供的隔膜浆料中，胶层主体材料与锂化材料之间具有协同作用，锂化材料对胶层主材料进行占位，在电化学反应过程中锂化材料会发生反应，在电解液中进行锂离子迁移，释放部分被占据位点，起到造孔的目的，改善涂胶层堵塞基膜孔隙的问题。在造孔的同时释放的锂化材料会对电极进行补锂，增加电池首周可逆容量，增加电池能量密度，减少电极极化现象。

技术领域

本发明属于电池技术领域，涉及一种隔膜浆料及其制备方法、隔膜和锂离子电池。

背景技术

隔膜是锂离子电池四大主材之一，在锂离子电池中起着非常关键的作用，可防止锂离子电池正负极短路，是锂离子在正负极运动的通道。为使极片定型，且使极片与隔膜完全接触，防止析锂，提高安全性能，聚合物锂离子电池、部分动力电池所使用的隔膜表面涂有一层胶层。但胶层会覆盖隔膜表面的一部分空隙，从而阻断锂离子的通道，使隔膜的离子导通率降低，进而增加电池内阻，使锂离子电池的性能有所降低；另外，锂电池在首周循环时，存在负极SEI的形成、负极材料颗粒因脱落而失活、锂金属的不可逆沉积等过程，消耗正极的活性锂，降低电池的可利用能量。

为了改善涂胶隔膜的孔隙率，很多研究者专注于涂胶层的造孔技术。比如：

CN110707266A提到加入有机溶液作为成孔剂，通过后续加热蒸发造孔，但是一方面有机溶液对环境有毒有害，另一方面需要加入增稠剂，包覆乳液等助剂进行加工。

CN110694490A提出使用大孔隙率、小孔径、低重量、高表面积体积比和高渗透性的材料如沸石分子筛来增加隔膜孔隙率，但是所用材料性能单一，价格昂贵，往往加工复杂，需要通过静电纺丝等手段才能制得理想产品。

CN110571391A公开了一种补锂复合隔膜的制备方法，其补锂复合隔膜包括基膜层、涂胶层和补锂层；补锂复合隔膜是将涂胶层胶液涂布于基膜层的一侧表面，在40～110℃的烘箱内烘干后，将补锂浆料涂布于基膜层的另一侧表面，在40～110℃的烘箱内烘干后，得到补锂复合隔膜。该方案虽能够起到补锂作用，但是可能会造成涂胶层堵塞基膜孔隙的问题。

在锂电池补锂方面，现在有正极补锂和负极补锂两种方法，正极富锂材料预埋化相对较少。负极预埋化分为化学法和电化学法，化学法中锂化试剂化学稳定性差，与极性溶剂和空气不兼容；电化学法涉及电池预组装和拆卸，会使得电池制备工程变得极为复杂。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种隔膜浆料及其制备方法、隔膜和锂离子电池。本发明提供的隔膜浆料能够增加涂胶隔膜的孔隙率，同时对电极进行补锂，增强电池的性能。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种隔膜浆料，所述隔膜浆料分散剂、胶层主材料、增稠剂、粘结剂和锂化材料。

本发明提供的隔膜浆料中，胶层主体材料与锂化材料之间具有协同作用。胶层主材料是浆料中形成胶层的主体材料，而锂化材料在所述隔膜浆料中会被胶层主材料包覆，这防止了锂化材料与空气或水分接触，增加了材料可靠性。本发明提供的隔膜浆料制备的涂胶隔膜在使用过程中，电解液浸润锂化材料，通过电极间的电化学反应发生锂离子移动，释放锂化材料所占据的胶层位点，达到制孔的目的，增加涂胶隔膜孔隙率，同时对电极进行补锂，增加电池首周可逆容量，增加电池能量密度，减少电极极化现象。

本发明中，分散剂用于提升各组分分散性，增稠剂用来调节粘度，粘结剂用来将各组分粘结在一起。

以下作为本发明优选的技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。