[发明专利]一种高锂含量的预锂化膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高锂含量的预锂化膜及其制备方法和应用，包括：1um‑50um的基膜和涂布在所述基膜之上的0.02um‑100um的预锂化层；预锂化层包括：1wt％‑99wt％的第一预锂化材料、1wt％‑99wt％的第二预锂化材料，0.01wt％‑10wt％的粘结剂，0％‑10wt％的导电添加剂，0wt％‑2wt％的分散剂和0wt％‑2wt％的助剂；其中，第一预锂化材料与第二预锂化材料的质量之比为5‑100；第一预锂化材料的粒度在500nm‑5um之间，第二预锂化材料的粒度在50nm‑500nm之间；第一预锂化材料与第二预锂化材料分别为：在电压控制下可以发生电化学反应释放出锂离子的材料。

技术领域

本发明涉及锂电池材料技术领域，尤其涉及一种高锂含量的预锂化膜及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池因具有输出电压高、能量密度高、循环寿命长、安全性能好、无记忆效应等特点，作为主要的储能器件成功应用于移动电源领域。为了进一步满足电网储能、电动汽车以及消费类电子产品对储能器件的需求，更长循环寿命、安全性更好、能量密度更高的电极材料以及锂电池体系成为研究热点。

锂电池在工作过程中，锂离子在正负极中进行穿梭。锂电池能量密度的高低很大一部分上取决于电池中活性锂离子的多少。然而目前商业化中的锂电池中，首周时正极材料和负极材料往往不可逆的消耗锂离子。因此补充被消耗的锂离子成为一种有效提高锂电池能量密度的手段。

目前预锂化技术主要为负极预锂化、正极预锂化等，负极预锂化往往采用金属锂或者还原性较强的锂化材料作为锂源，在制备和使用过程中对环境要求比较、并且十分危险。而正极预锂化往往是将锂化材料直接和正极材料一起进行涂布，降低了正极材料使用量，因此降低了电池的可逆容量。

然而，现有的预锂化技术，往往所能达到的预锂化量较小，因此，迫切需要提出一种高锂含量的预锂化膜技术以实现较大的预锂化量，达到提高全电池容量的要求。

发明内容

本发明提供了一种高锂含量的预锂化膜及其制备方法和应用。本发明的高锂含量的预锂化膜包括基膜、涂布在其表面的第一预锂化材料、第二预锂化材料、粘结剂、导电添加剂、分散剂和助剂；应用本发明材料的电池在首周运行过程中，高锂含量的预锂化膜释放出锂离子，用于补充首周电极材料锂离子的损耗，高锂含量的预锂化膜同时兼具陶瓷隔膜的优点，提高了隔膜的使用温度、吸液性等性能。本发明高锂含量的预锂化膜的制备方法简单、对环境要求低、原材料丰富、工艺简单，易于大规模生产；本发明所提供的高锂含量的预锂化膜可以应用于液态锂离子电池、准固态锂离子电池、全固态电池以及锂金属电池中，能够达到有效提高全电池容量的作用。

第一方面，本发明实施例提供了一种高锂含量的预锂化膜，包括：1um-50um的基膜和涂布在所述基膜之上的0.02um-100um的预锂化层；

所述预锂化层包括：1wt％-99wt％的第一预锂化材料、1wt％-99wt％的第二预锂化材料，0.01wt％-10wt％的粘结剂，0％-10wt％的导电添加剂，0wt％-2wt％的分散剂和0wt％-2wt％的助剂；

其中，第一预锂化材料与第二预锂化材料的质量之比为5-100；第一预锂化材料的粒度在500nm-5um之间，第二预锂化材料的粒度在50nm-500nm之间；

所述第一预锂化材料和所述第二预锂化材料分别为：在电压控制下可以发生电化学反应释放出锂离子的材料