【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鋰電池隔膜，尤其涉及一種改性氧化亞硅涂覆的鋰電池隔膜及其制備方法和應用。
技術介紹
1、目前，全固態電池作為鋰電池領域的前沿技術，受到廣泛關注。然而，全固態電池在正極、隔膜、負極之間的界面相容性問題成為制約其發展的重要因素。這些界面存在著高阻抗，影響了電池的整體性能，成為工業應用的難點。
2、另一方面，當前市場上主要采用的石墨類負極材料的能量密度較低，已無法滿足對高續航動力電池的需求。因此，人們開始研究硅氧化物(s?iox，0＜x≤2)作為替代材料。相比于石墨類材料，硅氧化物具有更高的比容量，并且展現出良好的循環穩定性，被認為是有潛力應用于鋰電池負極材料的候選者。
3、然而，硅氧化物在與鋰發生合金化的過程中，伴隨著巨大的體積效應。盡管氧原子的存在可以在原位生成一些惰性緩沖相，如l?i2o和硅酸鋰鹽，但總體體積效應依然較大。這導致了機械應力的產生，使得活性材料粉化，增加了負極與隔膜、集流體之間的阻抗。在持續的充放電過程中，固體電解質界面(se?i)膜不斷破損和再生，消耗大量鋰離子，導致硅氧化物負極材料的循環性能明顯下降。
4、特別是在首次嵌鋰時，電池負極s?iox中的氧原子與電解液中的l?i+發生不可逆反應，生成惰性相的l?i2o和l?i4s?i?o4。這不僅加劇了首次不可逆容量損失，還導致活性正極材料容量的明顯損失，使得首次循環庫倫效率降低。這一問題對于s?iox負極材料在高比能鋰電池中的應用構成了嚴重制約。
技術實現思路
1、本專
2、為此，第一方面，本專利技術實施例提供了一種改性氧化亞硅涂覆的鋰電池隔膜的制備方法，包括：
3、按照質量占比100：5-15將氧化亞硅s?i?ox(0＜x＜2)微米粉末和鈍化鋰粉置于高能球磨機中球磨10-30分鐘，再添加質量占比1-5的金屬氮化物，繼續球磨10-30分鐘，得到改性氧化亞硅納米粉末；
4、按照質量占比95：1.5-3.5：1.5-3.5將所述改性氧化亞硅納米粉、導電炭黑和海藻酸鈉分散于無水乙醇中，攪拌均勻得到改性氧化亞硅涂覆層漿料；
5、將所述改性氧化亞硅涂覆層漿料涂覆在隔膜基膜上，干燥后得到所述鋰電池隔膜。
6、優選的，所述球磨在惰性氣體環境下進行，球磨介質為3mm氧化鋯珠。
7、優選的，所述金屬氮化物包括氮化鎂mg3n2、氮化鈦t?i?n、氮化鉭tan、氮化鋯zrn、氮化鈮nbn中的一種或幾種。
8、優選的，所述改性氧化亞硅納米粉的粒徑為100nm-500nm。
9、優選的，所述改性氧化亞硅涂覆層漿料中的固液質量比為1：4-1：9。
10、優選的，所述攪拌的攪拌速率為1000-3000rpm，攪拌時間為30-60分鐘。
11、優選的，所述隔膜基膜為有機聚合物多孔薄膜或固態電解質薄膜，具體包括：聚乙烯pe、聚丙烯pp、聚偏二氟乙烯pvdf、聚氧化乙烯peo、聚丙烯腈pan、聚甲基丙烯酸甲酯pmma、聚氰基丙烯酸酯pca、磷酸鈦鋁鋰latp、鋰鑭鋯氧llzo、鋰鑭鈦氧llto中的一種或幾種；
12、所述涂覆包括：正反兩面涂覆，每一面的涂層厚度為1-5微米。
13、第二方面，本專利技術實施例提供了一種上述第一方面所述的改性氧化亞硅涂覆的鋰電池隔膜。
14、第三方面，本專利技術實施例提供了一種鋰電池，包括上述第二方面所述的改性氧化亞硅涂覆的鋰電池隔膜。
15、優選的，所述鋰電池為固態鋰電池。
16、本專利技術實施例提供的改性氧化亞硅涂覆的鋰電池隔膜的制備方法，通過將氧化亞硅與鈍化鋰粉混合球磨，在減小粉體顆粒尺寸的同時，使金屬鋰與氧化亞硅反應的，在氧化亞硅表面生成一層惰性相的l?i2o和l?i4s?io4，增強了材料的機械強度，減小了氧化亞硅在電池循環過程中的粉化；此外該過程還在氧化亞硅表面造成大量氧空位，增強了氧化亞硅反應活性，有利于增大鋰離子傳導速率；之后加入金屬氮化物，在球磨過程中與補鋰后的氧化亞硅反應生成氮化鋰。由于氮化鋰有很強的反應活性，可以與氧化物、金屬等發生微量界面反應，減小界面阻抗。本專利技術制備得到的隔膜與三元正極材料、硅碳負極材料之間具有良好的相容性，使得界面阻抗顯著降低。
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1.一種改性氧化亞硅涂覆的鋰電池隔膜的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述球磨在惰性氣體環境下進行，球磨介質為3mm氧化鋯珠。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述金屬氮化物包括氮化鎂Mg3N2、氮化鈦TiN、氮化鉭TaN、氮化鋯ZrN、氮化鈮NbN中的一種或幾種。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述改性氧化亞硅納米粉的粒徑為100nm-500nm。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述改性氧化亞硅涂覆層漿料中的固液質量比為1：4-1：9。
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述攪拌的攪拌速率為1000-3000rpm，攪拌時間為30-60分鐘。
7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述隔膜基膜為有機聚合物多孔薄膜或固態電解質薄膜，具體包括：聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚偏二氟乙烯PVDF、聚氧化乙烯PEO、聚丙烯腈PAN、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚氰基丙烯酸酯PCA、磷酸鈦鋁鋰LATP、鋰
8.一種上述權利要求1-7任一所述的改性氧化亞硅涂覆的鋰電池隔膜。
9.一種鋰電池，其特征在于，所述鋰電池包括上述權利要求8改性氧化亞硅涂覆的鋰電池隔膜。
10.根據上述權利要求9所述的鋰電池，其特征在于，所述鋰電池為固態鋰電池。
...【技術特征摘要】
1.一種改性氧化亞硅涂覆的鋰電池隔膜的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述球磨在惰性氣體環境下進行，球磨介質為3mm氧化鋯珠。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述金屬氮化物包括氮化鎂mg3n2、氮化鈦tin、氮化鉭tan、氮化鋯zrn、氮化鈮nbn中的一種或幾種。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述改性氧化亞硅納米粉的粒徑為100nm-500nm。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述改性氧化亞硅涂覆層漿料中的固液質量比為1：4-1：9。
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：潘高峰，曹文卓，閆昭，李婷，
申請(專利權)人：湖州南木納米科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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