一种电池涂层、电池、电池组、用电设备的制作方法

    专利查询2026-02-10  21


    本发明涉及电池,特别涉及一种电池涂层、电池、电池组、用电设备。


    背景技术:

    1、在锂电池中,镍钴锰酸锂三元材料、镍钴铝酸锂三元材料、锰酸锂、磷酸锰铁锂、富锂锰等正极材料表面存在一些副反应,会导致少量过渡金属溶出,此外,在反复的充放电过程中,正极材料的结构变化也会造成少量过渡金属溶出。溶出的过渡金属离子会扩散到负极表面,破坏负极表面sei膜的稳定性,导致电池容量不可逆衰减,严重影响电池的电化学性能和安全性能。

    2、目前,通过在隔膜表面涂覆吸附过渡金属离子的涂层,可以减少电解液中游离的过渡金属离子含量、限制过渡金属离子扩散至负极表面,但是目前的涂层吸附过渡金属的能力较弱,溶出的过渡金属离子仍会缓慢扩散到负极表面,影响电池的使用寿命。


    技术实现思路

    1、本发明提供一种电池涂层,该电池涂层中的基体材料和粘结材料的表面同时修饰了吸附基团,可以有效提高涂层吸附过渡金属的能力,避免溶出的过渡金属离子缓慢扩散到负极表面,从而延长电池的使用寿命。

    2、本发明还提供一种包括上述电池涂层的电池,该电池的循环稳定性优异。

    3、本发明还提供一种包括上述电池的电池组,该电池组的具有稳定性佳、循环寿命长的优点。

    4、本发明还提供一种用电设备,由于该用电设备包括上述电池或电池组,因此,其使用寿命相对较长。

    5、第一方面,本发明提供一种电池涂层,包括第一基团修饰的基体材料和第二基团修饰的粘结材料,所述基体材料为无机材料和/或高分子聚合物材料,所述粘结材料包括有机纤维;所述第一基团和第二基团用于吸附过渡金属离子。

    6、进一步地,所述过渡金属离子为镍离子、钴离子和锰离子中的至少一种。

    7、进一步地,所述第一基团和第二基团各自独立地为-oh、-cn、-no2、-nh2、-cooh、-cooli、-h2po4、-lihpo4、-lihpo4、-so3h、-so3li中的一种或多种。

    8、进一步地,第一基团占所述基体材料质量的0.1wt%-1wt%;第二基团占所述粘结材料质量的0.1wt%-1wt%。

    9、进一步地,所述有机纤维的材质为纤维素、甲壳素、聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚对苯撑苯并二恶唑、对位芳纶、间位芳纶中的一种或多种;

    10、和/或,所述无机材料为氧化铝、勃姆石、氮化硼、碳化硅、氮化硅、氧化锌、二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆的一种或多种。

    11、进一步地,所述有机纤维的直径为2nm~100nm,长度为1μm~100μm;

    12、和/或,所述无机材料为颗粒状,其粒径为0.2μm~2μm;

    13、和/或,所述有机材料为线状、纤维状、棒状中至少一种,其直径为10nm~1000nm,长度为1μm~100μm;

    14、和/或,所述无机材料的比表面积为0.5m2/g~1000m2/g。

    15、进一步地,所述高分子聚合物包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯中的一种或多种。

    16、进一步地,所述高分子聚合物材料的比表面积为0.5m2/g~1000m2/g;

    17、和/或,所述高分子聚合物材料为颗粒状,其粒径为0.2μm~2μm;

    18、和/或,所述高分子聚合物材料为线状、纤维状、棒状中至少一种,其直径为10nm~1000nm,长度为1μm~100μm。

    19、进一步地,所述无机材料、高分子聚合物材料和所述有机纤维的质量比为0~100:0~100:1~10;其中,所述无机材料和高分子聚合物材料的质量不同时为0。

    20、进一步地,所述电池涂层设置在正极的至少一个表面,和/或,设置在负极的至少一个的表面,和/或,设置在隔膜中的至少一个的表面。

    21、进一步地,所述电池涂层的厚度为0.5μm~5μm。

    22、第二方面,本发明提供一种电池,包含第一方面的电池的涂层。

    23、第三方面,本发明提供一种电池组,包含第二方面所述的电池。

    24、第四方面,本发明提供一种用电设备,包括第二方面所述的电池或第三方面所述的电池组。

    25、本发明的电池涂层具有优异的吸附过渡金属离子的能力,可以避免溶出的过渡金属离子缓慢扩散到负极表面,从而延长电池的使用寿命,此外,该电池涂层在电解液中的溶胀率较低,可减少对电池阻抗的影响。



    技术特征:

    1.一种电池涂层,其特征在于,包括第一基团修饰的基体材料和第二基团修饰的粘结材料,所述基体材料为无机材料和/或高分子聚合物材料,所述粘结材料包括有机纤维;所述第一基团和第二基团用于吸附过渡金属离子。

    2.根据权利要求1所述的电池涂层,其特征在于,所述过渡金属离子为镍离子、钴离子和锰离子中的至少一种。

    3.根据权利要求1或2所述的电池涂层,其特征在于,所述第一基团和第二基团各自独立地为-oh、-cn、-no2、-nh2、-cooh、-cooli、-h2po4、-lihpo4、-lihpo4、-so3h、-so3li中的一种或多种。

    4.根据权利要求3所述的电池涂层,其特征在于,第一基团占所述基体材料质量的0.1wt%-1wt%;第二基团占所述粘结材料质量的0.1wt%-1wt%。

    5.根据权利要求1所述的电池涂层,其特征在于,所述有机纤维的材质为纤维素、甲壳素、聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚对苯撑苯并二恶唑、对位芳纶、间位芳纶中的一种或多种;

    6.根据权利要求5所述的电池涂层,其特征在于,所述有机纤维的直径为2nm~100nm,长度为1μm~100μm;

    7.根据权利要求1所述的电池涂层,其特征在于,所述高分子聚合物包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯中的一种或多种。

    8.根据权利要求7所述的电池涂层,其特征在于,所述高分子聚合物材料的比表面积为0.5 m2/g~1000 m2/g;

    9.根据权利要求4-8任一所述的电池涂层,其特征在于,所述无机材料、高分子聚合物材料和所述有机纤维的质量比为0~100:0~100:1~10;其中,所述无机材料和高分子聚合物材料的质量不同时为0。

    10.根据权利要求1所述的电池涂层,其特征在于,所述电池涂层设置在正极的至少一个表面,和/或,设置在负极的至少一个的表面,和/或,设置在隔膜中的至少一个的表面。

    11.根据权利要求10所述的电池涂层,其特征在于,所述电池涂层的厚度为0.5μm~5μm。

    12.一种电池,其特征在于,包括权利要求1-11任一所述的电池涂层。

    13.一种电池组,其特征在于,包括权利要求12所述的电池。

    14.用电设备,其特征在于,包括权利要求12所述的电池或权利要求13所述的电池组。


    技术总结
    本发明提供一种电池涂层、电池、电池组、用电设备,该电池涂层包括第一基团修饰的基体材料和第二基团修饰的粘结材料,所述基体材料为无机材料和/或高分子聚合物材料,所述粘结材料包括有机纤维;所述第一基团和第二基团用于吸附过渡金属离子。本发明的电池涂层具有优异的吸附过渡金属离子的能力,可以避免溶出的过渡金属离子缓慢扩散到负极表面,从而延长电池的使用寿命,此外,该电池涂层在电解液中的溶胀率较低,避免影响电池阻抗。

    技术研发人员:裴会杰,廖星宇,吴双,谭友斌
    受保护的技术使用者:比亚迪股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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