防水型鋰保護(hù)電極。整個(gè)防水型鋰保護(hù)電極結(jié)構(gòu)通過防水材質(zhì)的金屬/聚合物層壓復(fù)合膜對(duì)其進(jìn)行密閉封裝，僅有鍍?cè)谖⒕РＡ沾赡さ腟nxN金屬氮化物鍍層在水溶液中，微晶玻璃陶瓷膜的另一面、有機(jī)電解液、金屬鋰、金屬集流體都被密封起來，與外界水溶液形成物理隔絕，如圖3所示。微晶玻璃陶瓷膜水分子無(wú)法穿越微晶玻璃陶瓷膜到達(dá)金屬鋰的表面，而鋰離子卻可以在電場(chǎng)的作用下從金屬鋰的表面脫離，并經(jīng)由電解液和微晶玻璃陶瓷膜遷移至水溶液中。鍍?cè)谖⒕РＡ沾赡さ恼w表面上不僅沒有阻礙鋰離子傳遞，反而改善了微晶玻璃陶瓷膜與水溶液之間的界面性能，減小了界面阻抗，改善了鋰電極的放電性能。
[0034]對(duì)本發(fā)明粘接的金屬/聚合物層壓復(fù)合膜與微晶玻璃陶瓷膜制成的鋰水電池用防水型鋰保護(hù)電極與目前公知防水型鋰保護(hù)電極分別在測(cè)試用水溶液為3.5% NaCl溶液，測(cè)試溫度25°C環(huán)境下進(jìn)行交流阻抗性能和恒電流極化性能測(cè)試；圖3中b曲線為本發(fā)明粘接的金屬/聚合物層壓復(fù)合膜與微晶玻璃陶瓷膜制成的鋰水電池用防水型鋰保護(hù)電極的交流阻抗性能曲線，a曲線為目前公知粘接的金屬/聚合物層壓復(fù)合膜與微晶玻璃陶瓷膜制成的鋰水電池用防水型鋰保護(hù)電極的交流阻抗性能曲線；測(cè)試結(jié)果表明，本發(fā)明粘接的金屬/聚合物層壓復(fù)合膜與微晶玻璃陶瓷膜制成的鋰水電池用防水型鋰保護(hù)電極的阻抗有所下降；圖4中b曲線為本發(fā)明粘接的金屬/聚合物層壓復(fù)合膜與微晶玻璃陶瓷膜制成的鋰水電池用防水型鋰保護(hù)電極的恒電流極化性能曲線，a曲線為目前公知粘接的金屬/聚合物層壓復(fù)合膜與微晶玻璃陶瓷膜制成的鋰水電池用防水型鋰保護(hù)電極的恒電流極化性能曲線。測(cè)試結(jié)果表明，本發(fā)明粘接的金屬/聚合物層壓復(fù)合膜與微晶玻璃陶瓷膜制成的鋰水電池用防水型鋰保護(hù)電極的極化值有所下降。試驗(yàn)結(jié)果表明本發(fā)明粘接的金屬/聚合物層壓復(fù)合膜與微晶玻璃陶瓷膜制成的鋰水電池用防水型鋰保護(hù)電極的性能得到了改口 ο
[0035]采用本發(fā)明粘接的金屬/聚合物層壓復(fù)合膜與微晶玻璃陶瓷膜制成的防水型鋰保護(hù)電極在3.5 % NaCl溶液中浸泡3個(gè)月，取出烘干，在惰性氣氛手套箱中解剖軟包裝鋰電極，未發(fā)現(xiàn)金屬鋰被腐蝕，鋰表明依然光亮如新，表明該方法不僅完全防水，而且密封粘接效果很好。
[0036]本發(fā)明材料的制備原理:
[0037]本發(fā)明通過在具有鋰離子導(dǎo)電功能的微晶玻璃陶瓷膜需要與金屬/聚合物層壓復(fù)合膜粘接的表面整體施鍍一層過渡層，無(wú)需掩膜加工和掩膜裝配對(duì)位，工藝簡(jiǎn)單，密封粘接可靠性高。
[0038]微晶玻璃陶瓷膜僅在中性水溶液具有較高中的耐腐蝕性能，在弱堿性和弱酸性水溶液中長(zhǎng)時(shí)間浸泡容易受到腐蝕，而金屬氮化物(特別是SnxN材料)在堿性或酸性水溶液中都具有非常好的化學(xué)穩(wěn)定性。本發(fā)明進(jìn)一步將金屬氮化物作為過渡層施鍍?cè)谖⒕РＡ沾赡っ嫦蛩芤阂幻娴娜勘砻嫘纬蛇^渡，對(duì)微晶玻璃陶瓷膜起到了很好的保護(hù)作用，使防水型鋰保護(hù)電極可以在弱堿性和弱酸性水溶液中長(zhǎng)時(shí)間工作而不受到水溶液的腐蝕破壞；通過試驗(yàn)證明，金屬氮化物在微晶玻璃陶瓷膜的整體表面上不僅沒有阻礙鋰離子傳遞，反而改善了微晶玻璃陶瓷膜與水溶液之間的界面性能，減小了界面阻抗，改善了鋰電極的放電性能。
[0039]盡管上面對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式。這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.金屬/聚合物層壓復(fù)合膜與玻璃陶瓷膜的粘接方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟1:對(duì)微晶玻璃陶瓷膜進(jìn)行清洗、烘干； 步驟2:在步驟I清洗、烘干后的微晶玻璃陶瓷膜一面施鍍一層過渡層； 步驟3:根據(jù)在步驟I中微晶玻璃陶瓷膜的尺寸，在金屬/聚合物層壓復(fù)合膜中心開一窗口，窗口的內(nèi)周尺寸以能夠?qū)⒔饘?聚合物層壓復(fù)合膜與微晶玻璃陶瓷膜的外周全部粘接成一體為準(zhǔn)； 步驟4:根據(jù)步驟3中金屬/聚合物層壓復(fù)合膜與微晶玻璃陶瓷膜粘接的部位，將PP材質(zhì)的熱熔膠制成密封粘接圈； 步驟5:將步驟4制成的密封粘接圈置于步驟3開有窗口的金屬/聚合物層壓復(fù)合膜的聚合物層一面，位于窗口的外周，微晶玻璃陶瓷膜帶有過渡層的一面置于金屬/聚合物層壓復(fù)合膜上的密封粘接圈上，在160°C -170°C、5-50N/m2壓力下熱壓0.5_2min，完成本發(fā)明金屬/聚合物層壓復(fù)合膜與玻璃陶瓷膜的粘接過程。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬/聚合物層壓復(fù)合膜與玻璃陶瓷膜的粘接方法，其特征在于:所述微晶玻璃陶瓷膜包括厚度為80-450um、面積為0.5-100cm2的LAGP固體電解質(zhì)膜或LATP固體電解質(zhì)膜。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬/聚合物層壓復(fù)合膜與玻璃陶瓷膜的粘接方法，其特征在于:所述過渡層的材料包括金屬氮化物、LiMn2O4或Li4Ti5012。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬/聚合物層壓復(fù)合膜與玻璃陶瓷膜的粘接方法，其特征在于:所述金屬氮化物包括SnxN或TixN材料。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬/聚合物層壓復(fù)合膜與玻璃陶瓷膜的粘接方法，其特征在于:所述密封粘接圈的材料包括厚度20-70um的PP材質(zhì)熱熔膠、單層的馬來酸改性PP熱熔膠或單層的丙烯酸改性PP熱熔膠之一種，或者為三層復(fù)合PP材質(zhì)的白色、黃色或黑色極耳膠。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬/聚合物層壓復(fù)合膜與玻璃陶瓷膜的粘接方法，其特征在于:所述金屬/聚合物層壓復(fù)合膜為85-150um厚，以PP作為熱塑層的鋁塑復(fù)合膜。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種金屬/聚合物層壓復(fù)合膜與玻璃陶瓷膜的粘接方法，步驟包括：1：清洗、烘干微晶玻璃陶瓷膜；2：在微晶玻璃陶瓷膜一整面施鍍一層過渡層；3：在金屬/聚合物層壓復(fù)合膜中心開一窗口；4：將PP材質(zhì)的熱熔膠制成密封粘接圈；5：將密封粘接圈置于金屬/聚合物層壓復(fù)合膜的聚合物層一面，微晶玻璃陶瓷膜帶有過渡層的一面置于金屬/聚合物層壓復(fù)合膜上的密封粘接圈上，熱壓成一體，完成本發(fā)明金屬/聚合物層壓復(fù)合膜與玻璃陶瓷膜的粘接過程。本發(fā)明通過在微晶玻璃陶瓷膜需要與金屬/聚合物層壓復(fù)合膜粘接的表面整體施鍍一層過渡層，無(wú)需掩膜加工和掩膜裝配對(duì)位，工藝簡(jiǎn)單，密封粘接可靠性高；過渡層改善了鋰電極的放電性能。
【IPC分類】H01M4/04, H01M2/16
【公開號(hào)】CN105633325
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410592282
【發(fā)明人】桑林, 徐志彬, 丁飛
【申請(qǐng)人】中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十八研究所
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2014年10月29日