[发明专利]聚合物保护膜、金属锂负极、锂电池及车辆在审

专利信息
申请号: 202110705521.7 申请日: 2021-06-24
公开(公告)号: CN115528241A 公开(公告)日: 2022-12-27
发明(设计)人: 袁涛;谢静;吴荣方;郭姿珠 申请(专利权)人: 比亚迪股份有限公司;上海比亚迪有限公司
主分类号: H01M4/62 分类号: H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/42
代理公司: 北京志霖恒远知识产权代理有限公司 11435 代理人: 郭栋梁
地址: 518118 广东*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 聚合物 保护膜 金属 负极 锂电池 车辆
【说明书】:

本申请公开了一种聚合物保护膜、金属锂负极、锂电池及车辆,所述聚合物保护膜由聚合物A和聚合物B的组合物组成,其中,聚合物B为导电聚合物,聚合物A的结构式如下:或本申请的聚合物保护膜中聚合物A能够有效传导锂离子,促进锂离子传输,抑制锂枝晶的形成,同时还有能够改善聚合物保护膜的柔性,有利于适应锂金属的膨胀;聚合物B有利于锂离子分布均匀,进而提高电池的安全性能和循环性能。

技术领域

发明一般涉及锂电池技术领域,具体涉及一种聚合物保护膜、金属锂负极、锂电池及车辆。

背景技术

随着智能电子设备、电动汽车和大型储能设备的广泛应用,迫切需要具有更高能量密度和循环寿命的锂二次电池。锂金属具有高的理论比容量(3860mAh/g)和低的电化学势(-3.040Vvs标准氢电极),被认为是下一代锂二次电池最理想的负极材料。

锂金属化学性质活泼,易与电解液发生副反应,导致电池的库伦效率降低,以及使得金属锂表面形态不均匀,电荷分布不均,容易产生锂枝晶,随着锂枝晶的进一步生长,刺穿电池隔膜造成电池短路,引发安全隐患,同时降低了电池循环寿命,进而限制了金属锂负极的应用。

现有通过在金属锂负极使用聚合物保护膜,阻隔金属锂与电解液直接接触,避免锂枝晶的形成。但是,常规的保护膜无法有效传导锂离子,影响锂离子的传输和使得锂离子分布不均,并且常规的聚合物保护膜机械强度较差,无法抑制锂枝晶的生长,导致电池的循环性能和安全性能差。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足,期望提供一种聚合物保护膜、金属锂负极、锂电池及车辆,该聚合物保护膜不仅能够有效传导锂离子,提高了锂离子的传输效率,而且机械强度高,抑制锂枝晶的形成和生长,进而提高电池的循环使用寿命和安全性能。

第一方面,本发明提供一种聚合物保护膜,聚合物保护膜包括聚合物A和聚合物B,其中,聚合物B为导电聚合物,聚合物A的结构式如下:

其中,R1选自氢、卤素、取代基取代或未取代的C1-C6的烷基中的一种;

R2选自取代基取代或未取代的其中,z1、z2、z3、z4各自独立地为2-100的整数;

R3和R9各自独立地选自氢或锂原子;

R4、R5、R6、R7各自独立地选自氢或氟原子;

R8、R21、R22、R23、R24各自独立地选自O、NH或S;

m、n为相应链段占整个聚合物的摩尔比,m、n各自独立地为0~1之间的任一小数,且m+n等于1.0;x、y为相应链段占整个聚合物的摩尔比,x、y各自独立地为0~1之间的任一小数,且x+y等于1.0。

作为可选的方案,聚合物A和聚合物B的摩尔比为1:(0.025~1)。

作为可选的方案,0.5≤m≤0.95,0.05≤n≤0.5;0.5≤x≤0.95,0.05≤y≤0.5。

作为可选的方案,0.6≤m≤0.8,0.2≤n≤0.4;0.6≤x≤0.8,0.2≤y≤0.4。

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