一种锂金属电池隔膜及其制备方法和锂金属电池.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113690544A(43)申请公布日2021.11.23(21)申请号202110952965.0H01M50/46(2021.01)(22)申请日2021.08.19H01M50/489(2021.01)(71)申请人中科南京绿色制造产业创新研究院地址211135江苏省南京市麒麟科创园创研路266号人工智能产业园5号楼1-2层(72)发明人王宝张玉娇赵婕(74)专利代理机构北京品源专利代理有限公司11332代理人边人洲(51)Int.Cl.H01M50/417(2021.01)H01M10/052(2010.01)H01M50/403(2021.01)H01M50/457(2021.01)权利要求书1页说明书7页附图4页(54)发明名称一种锂金属电池隔膜及其制备方法和锂金属电池(57)摘要本发明提供一种锂金属电池隔膜及其制备方法和锂金属电池，所述锂金属电池隔膜包括隔膜和涂覆于隔膜一侧的改性层，所述改性层的制备原料包括富勒烯衍生物、导电材料和粘结剂。本发明的锂金属电池隔膜具有较高的机械性能和离子电导率，当其用于锂金属电池时，可以提高锂金属电池的安全性和长周期稳定性。CN113690544ACN113690544A权利要求书1/1页1.一种锂金属电池隔膜，其特征在于，所述锂金属电池隔膜包括隔膜和涂覆于隔膜一侧的改性层，所述改性层的制备原料包括富勒烯衍生物、导电材料和粘结剂。2.根据权利要求1所述的锂金属电池隔膜，其特征在于，所述改性层的厚度为10‑30μm，优选16μm；优选地，所述富勒烯衍生物、导电材料和粘结剂的质量比为(9‑x):x:1，其中，x的取值为1～3；优选地，所述x的取值为1。3.根据权利要求1或2所述的锂金属电池隔膜，其特征在于，所述富勒烯衍生物的化学式为C60‑(OLi)n，其中n的取值为1‑15。4.根据权利要求1‑3中任一项所述的锂金属电池隔膜，其特征在于，所述导电材料包括导电炭黑、科琴黑、导电碳纳米管或石墨烯中的任意一种或至少两种的组合，优选导电炭黑；优选地，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯。5.根据权利要求1‑4中任一项所述的锂金属电池隔膜，其特征在于，所述隔膜选自聚丙烯隔膜、聚乙烯隔膜、玻璃纤维隔膜或聚偏氟乙烯隔膜中的任意一种，优选聚丙烯隔膜。6.根据权利要求1‑5中任一项所述的锂金属电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将配方量的富勒烯衍生物、导电材料和粘结剂溶于溶剂中，搅拌，得到混合液；(2)将步骤(1)得到的混合液涂覆于隔膜的一侧，得到改性层，烘干，得到所述锂金属电池隔膜。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括N‑甲基吡咯烷酮；优选地，步骤(1)所述搅拌的时间为12‑18h；优选地，步骤(2)所述烘干在真空烘箱中进行；优选地，步骤(2)所述烘干的温度为50‑80℃，烘干的时间为8‑24h。8.一种锂金属电池，其特征在于，所述锂金属电池包括正极材料、负极材料、电解液及如权利要求1‑5中任一项所述的锂金属电池隔膜。9.根据权利要求8所述的锂金属电池，其特征在于，所述锂金属电池隔膜的改性层朝向负极材料的一侧。10.根据权利要求8或9所述的锂金属电池，其特征在于，所述正极材料包括锂金属、硫、磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰三元或镍钴铝三元中的任意一种，优选锂金属或镍钴锰三元；优选地，所述负极材料为锂金属。2CN113690544A说明书1/7页一种锂金属电池隔膜及其制备方法和锂金属电池技术领域[0001]本发明属于二次电池领域，涉及一种锂金属电池隔膜及其制备方法和锂金属电池。背景技术[0002]锂金属作为负极材料，因其超高的理论比容量(3860mAhg‑1)和低的标准电化学电位(‑3.040Vvs标准氢电极)而受到广泛关注。然而，锂金属电池(LMB)在重复充放电过程中由于锂枝晶的生长和较低的库仑效率而阻碍了其商业化应用。Li枝晶会穿透隔膜，导致内部短路，造成严重热失控和爆炸风险。另外，锂金属的热力学不稳定性会导致锂与电解质发生不可逆的连续反应，由于随着Li和有机电解质的消耗，在Li金属表面不断形成含Li的固体电解质界面相(SEI)，在电化学过程中不可避免地会导致Li的损失，从而导致循环寿命短，因此，提高LMB的安全性和长周期稳定性是当务之急。[0003]隔膜对电池的电化学性能起着至关重要的作用，改性隔膜的设计是解决锂枝晶问题最有效、最重要的策略之一。隔膜的改性主要是通过涂层陶瓷和聚合物来防止枝晶的增殖和生长，这些涂层可以提高复合隔膜的机械强度，也可以通过与Li的反应抑制枝晶。然而，与在电极上的电荷转移相比，Li+在电解质中的传输速度要慢得多。因此，一般认为Li+输运是Li+沉积过程速率的