本發(fā)明涉及鋰電池材料，特別是涉及一種鋰鎂涂層隔膜及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人類社會生活的方方面面。由于鋰離子電池能量密度高、循環(huán)壽命長、無記憶效應(yīng)、清潔無污染，受到消費(fèi)者的青睞，鋰離子電池已經(jīng)占據(jù)了消費(fèi)類電子、電動汽車、儲能電站、航空航天等應(yīng)用的絕大部分市場份額。然而，傳統(tǒng)的商業(yè)化鋰離子電池大多使用不涂覆涂層的隔膜，或者氧化鋁涂層的陶瓷隔膜，機(jī)械性能不高，熱穩(wěn)定性較差，導(dǎo)致電池在熱失控過程中隔膜收縮，正負(fù)極直接接觸發(fā)生短路，產(chǎn)生大量熱量，進(jìn)而引發(fā)起火爆炸等安全事故。

2、為了解決鋰電池存在的安全隱患，鋰離子導(dǎo)體涂層隔膜應(yīng)運(yùn)而生。然而鋰離子導(dǎo)體涂層隔膜雖然可以提高電池的熱安全性，但是卻可能會提高鋰電池的直流阻抗，增大電池極化，從而降低鋰離子電池的倍率性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問題在于，如何提供一種鋰鎂涂層隔膜及其制備方法和應(yīng)用，具有更低的熱收縮率，能夠降低鋰電池循環(huán)過程中需要克服的離子遷移勢壘，從而提高鋰電池的倍率性能。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種鋰鎂涂層隔膜，所述鋰鎂涂層隔膜包括：基膜；涂層，所述涂層設(shè)置于所述基膜厚度方向的至少一側(cè)，所述涂層包括鋰鎂混合導(dǎo)體、分散劑、粘結(jié)劑、潤濕劑和助劑；其中，所述鋰鎂混合導(dǎo)體的化學(xué)式為li1.3+xal0.3-xmgxti1.7(po4)3(0.1＜x≤0.25)，所述鋰鎂混合導(dǎo)體、分散劑、粘結(jié)劑、潤濕劑和助劑的質(zhì)量比為100：(0.12～1.8)：(1.6～12.5)：(1.5～10.5)：(0.25～2.7)。

3、在一個可行的實(shí)現(xiàn)方式中，所述鋰鎂混合導(dǎo)體的粒徑為150nm-2μm。

4、在一個可行的實(shí)現(xiàn)方式中，所述基膜為聚烯烴膜、無紡布隔膜、纖維隔膜、聚芳綸隔膜中的至少一種。

5、在一個可行的實(shí)現(xiàn)方式中，所述基膜的厚度為3μm-20μm，鋰鎂混合導(dǎo)體涂層的厚度為0.5μm-6μm。

6、在一個可行的實(shí)現(xiàn)方式中，所述分散劑選自聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸鈉、聚乙烯醇和聚甲基丙烯酸鹽中的至少一種；

7、所述粘結(jié)劑選自苯丙乳液、羧甲基纖維素、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚氨酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸烷基酯、乙基丙烯酸烷基酯和丙基丙烯酸烷基酯中的至少一種；

8、所述潤濕劑選自聚二甲基硅氧烷、聚醚硅氧烷、烷基苯磺酸鈉、烷基硫酸鈉、月桂醇硫酸鈉、聚氧乙烯醚、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基酚醚和聚氧乙烯脂肪醇醚中的至少一種；

9、所述助劑選自羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉、聚二醇醚、鈦酸酯偶聯(lián)劑、聚氧乙烯酰胺和聚丙烯酰胺中的至少一種。

10、相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種制備上述任一項(xiàng)所述的鋰鎂涂層隔膜的制備方法，所述制備方法包括：據(jù)質(zhì)量比稱取相應(yīng)量的鋰鎂混合導(dǎo)體、分散劑、粘結(jié)劑、潤濕劑和助劑；將鋰鎂混合導(dǎo)體顆粒、分散劑、粘結(jié)劑、潤濕劑和助劑加入溶劑，混合均勻，得到鋰鎂混合導(dǎo)體漿料；將所述鋰鎂混合導(dǎo)體漿料涂覆于所述基膜沿厚度方向的至少一側(cè)，烘干收卷，得到所述鋰鎂涂層隔膜。

11、在一個可行的實(shí)現(xiàn)方式中，所述溶劑選自水、氮甲基吡咯烷酮、異丙醇和丙酮中的至少一種。

12、在一個可行的實(shí)現(xiàn)方式中，所述鋰鎂混合導(dǎo)體漿料的固含量為35％～75％。

13、在一個可行的實(shí)現(xiàn)方式中，將所述鋰鎂混合導(dǎo)體漿料涂覆于所述基膜沿厚度方向的至少一側(cè)的涂覆方法包括：微凹版輥涂法、噴涂法、旋涂法或者刮刀涂布法。

14、相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種上述任一所述的鋰鎂涂層隔膜在液態(tài)鋰離子電池、半固態(tài)鋰電池或全固態(tài)鋰電池中的應(yīng)用。

15、實(shí)施本發(fā)明，具有如下有益效果：

16、本發(fā)明提出了一種鋰鎂涂層隔膜及其制備方法和應(yīng)用，該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比單一的鋰離子導(dǎo)體涂層隔膜，擁有更高的機(jī)械強(qiáng)度，且在相同的高溫處理下，具有更低的熱縮率，進(jìn)一步降低了鋰電池的熱安全隱患。此外，該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的隔膜，還極大地提高了鋰電池的倍率性能和鋰電池的長循環(huán)性能。

技術(shù)特征：

1.一種鋰鎂涂層隔膜，其特征在于，所述鋰鎂涂層隔膜包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰鎂涂層隔膜，其特征在于，所述鋰鎂混合導(dǎo)體的粒徑為150nm-2μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰鎂涂層隔膜，其特征在于，所述基膜為聚烯烴膜、無紡布隔膜、纖維隔膜、聚芳綸隔膜中的至少一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰鎂涂層隔膜，其特征在于，所述基膜的厚度為3μm-20μm，鋰鎂混合導(dǎo)體涂層的厚度為0.5μm-6μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰鎂涂層隔膜，其特征在于，所述分散劑選自聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸鈉、聚乙烯醇和聚甲基丙烯酸鹽中的至少一種；

6.一種制備權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的鋰鎂涂層隔膜的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述溶劑選自水、氮甲基吡咯烷酮、異丙醇和丙酮中的至少一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述鋰鎂混合導(dǎo)體漿料的固含量為35％～75％。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，將所述鋰鎂混合導(dǎo)體漿料涂覆于所述基膜沿厚度方向的至少一側(cè)的涂覆方法包括：微凹版輥涂法、噴涂法、旋涂法或者刮刀涂布法。

10.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的鋰鎂涂層隔膜在液態(tài)鋰離子電池、半固態(tài)鋰電池或全固態(tài)鋰電池中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種鋰鎂涂層隔膜及其制備方法和應(yīng)用，所述鋰鎂涂層隔膜包括：基膜；涂層，所述涂層設(shè)置于所述基膜厚度方向的至少一側(cè)，所述涂層包括鋰鎂混合導(dǎo)體、分散劑、粘結(jié)劑、潤濕劑和助劑；其中，所述鋰鎂混合導(dǎo)體的化學(xué)式為Li1.3+xAl0.3?xMgxTi1.7(PO4)3(0.1＜x≤0.25)，所述鋰鎂混合導(dǎo)體、分散劑、粘結(jié)劑、潤濕劑和助劑的質(zhì)量比為100：(0.12?1.8)：(1.6?12.5)：(1.5?10.5)：(0.25?2.7)。該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比單一的鋰離子導(dǎo)體涂層隔膜，擁有更高的機(jī)械強(qiáng)度，且在相同的高溫處理下，具有更低的熱縮率，進(jìn)一步降低了鋰電池的熱安全隱患。此外，該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的隔膜，還極大地提高了鋰電池的倍率性能和鋰電池的長循環(huán)性能。

技術(shù)研發(fā)人員：曹文卓,閆昭,李婷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖州南木納米科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9