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。
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。
