[發明專利]一類低界面電阻、高機械強度全固態電池的制備方法及應用

有效

• 申請號: 201611120662.8
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN106784966B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 郭玉國;段惠;殷雅俠;萬立駿
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: H01M10/04
• 分類號: H01M10/04
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞;牛艷玲

1.一類具有低界面電阻、高機械強度固態電池，包括涂覆有無機陶瓷電解質的聚合物膜，所述無機陶瓷電解質的聚合物膜是由陶瓷涂覆漿料均勻涂覆在聚合物膜表面制成，所述固態電池的制備方法包括如下步驟：

步驟1），將無機陶瓷電解質粉體、粘結劑在有機溶劑中混合均勻得到涂覆漿料，涂覆在聚合物基材上的一側或兩側，烘干制得無機陶瓷電解質涂覆的聚合物膜，所述聚合物膜表面涂覆的陶瓷涂層的厚度為2-80微米；所述涂覆漿料包含：10-90wt%的無機陶瓷電解質、0.5-5wt%的粘結劑、0.2-5wt%的添加劑和0.01-0.2wt%的助劑；所述無機陶瓷電解質為磷酸鈦鋁鋰；所述陶瓷涂覆漿料中的粘接劑包括聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯乳液、聚苯乙烯-丙烯酸丁酯乳液、聚四氟乙烯乳液、聚偏四氟乙烯乳液、聚氧乙烯溶液、聚乙二醇溶液、聚苯乙烯磺酸鋰溶液中的一種或幾種；所述聚合物基材是單層聚丙烯微孔隔膜、高密度聚乙烯微孔隔膜、PP/PE兩層復合的微孔隔膜、PP/PE/PP三層復合的微孔隔膜、含有聚乙氧基鏈和聚碳酸酯鏈的一種或幾種鏈的聚合物電解質、或者是聚乙烯隔膜或聚丙烯隔膜與所述聚合物電解質中的一種或幾種形成的復合膜中的一種或幾種；所述陶瓷涂覆漿料中的添加劑包括羧甲基纖維素鈉、羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素中的一種或幾種；所述陶瓷涂覆漿料中的助劑包括聚醚改性硅油、聚丙二醇-環氧乙烷、聚醚硬脂酸酯二甲基硅氧烷、PMMA甘油醚中的一種或幾種；

所述涂覆步驟包括：

步驟1.1），將所述的粘結劑、添加劑和助劑分散在有機溶劑乙醇、異丙醇、N-N-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、1-甲基-2吡咯烷酮中的一種或幾種中，制備粘結劑溶液；

步驟1.2），取粒徑比D₁/D₂為0.01-1的納米無機陶瓷電解質粉體，分散在粘結劑溶液中，制備無機陶瓷電解質涂覆漿料，其中無機陶瓷電解質與粘結劑的質量比為5-50:1；

步驟1.3），將所述的無機陶瓷電解質涂覆漿料均勻涂覆在聚合物膜表面的一側或兩側，得到電池用陶瓷涂覆聚合物膜；

步驟2），對于步驟1）制備的單側涂覆無機陶瓷電解質的聚合物膜，其聚合物側與正極片接觸，無機陶瓷側與金屬負極接觸；或者，對于步驟1）制備的兩側涂覆無機陶瓷電解質的聚合物膜，與正極片之間需要額外加入聚合物電解質，無機陶瓷側仍與金屬負極相接觸；所述聚合物電解質是含有聚乙氧基鏈、聚碳酸酯鏈的一種或幾種鏈的聚合物電解質中的一種或幾種、或者是聚乙烯隔膜或聚丙烯隔膜與含有聚乙氧基鏈、聚碳酸酯鏈的一種或幾種鏈的聚合物電解質中的一種或幾種形成的復合膜中的一種或幾種；

所述無機陶瓷電解質中，大粒徑D₂大于100納米，且小于5微米，大粒徑無機陶瓷電解質含量為無機陶瓷電解質總質量的50%-90%；小粒徑D₁小于100納米，小粒徑無機陶瓷電解質含量為無機陶瓷電解質總質量的10%-50%。

2.根據權利要求1所述的固態電池，其特征在于：步驟1.2）中納米無機陶瓷電解質分散液的固含量為20-70%；步驟1.3）中涂覆漿料均勻涂覆在聚合物膜表面的方法可以采用浸泡、涂布方法實現，浸泡時間為5-60min，涂布厚度為2-80微米。