[發明專利]電解質組合物、全固態電解質膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201711033672.2
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN109728339B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 高磊;劉榮華;單軍
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司;深圳市比亞迪鋰電池有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/0565
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 劉淼;嚴政

本發明涉及全固態鋰離子電池領域，具體涉及電解質組合物、全固態電解質膜及其制備方法、正極和全固態鋰離子電池。該組合物含有聚合物、鋰鹽、無機填料和偶聯劑；所述聚合物的含量為20?80重量％，所述鋰鹽的含量為10?30重量％，所述無機填料的含量為1?60重量％，所述偶聯劑的含量為0.1?15重量％；所述聚合物為由偏二氟乙烯提供的結構單元、六氟丙烯提供的結構單元和丙烯酸羥烷基酯提供的結構單元組成的無規共聚物；所述聚合物的重均分子量為10,000?9,000,000g/mol。本發明的組合物能夠獲得具有較高離子電導率、較高強度的全固態電解質膜，并且可以獲得較高的比容量的全固態鋰離子電池。

技術領域

本發明涉及全固態鋰離子電池領域，具體涉及電解質組合物、全固態電解質膜及其制備方法、正極和全固態鋰離子電池。

背景技術

目前市場上的鋰離子電池多以液態電解液作為導電物質，但在使用過程中，液態電解液易揮發、易燃易爆，導致諸多安全問題；而且其易長出鋰枝晶，限制了金屬鋰作為負極在電池中的應用。因此，人們提出用固態聚合物電解質(SPE)來替代液態電解液。固態聚合物電解質膜不僅起著離子傳導的作用，還可以阻止正負電極的接觸。又因其可塑性強，可根據不同的需求制成不同形狀的薄膜，柔韌性好，可承受電極在充放電過程中的壓力，高溫穩定性好，極大地提高了鋰電池的安全性。

CN101183727A公開了一種全固態電解質，其由鋰鹽、聚環氧乙烷和超細粉填料組成，它解決了現有鋰離子二次電池存在液態電解質易揮發并且存在泄漏的不安全隱患，或者凝膠聚合物電解質的機械性能很差而且成型困難的問題。然而，該申請提供的電解質離子電導率較低(室溫離子電導率在10^-6-10^-7S/cm數量級)，力學強度差，高溫時強度降低，應用于電池，影響電池容量發揮，電池循環穩定性差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有較高電解質離子電導率、較高強度的電解質組合物、全固態電解質膜及其制備方法、正極和全固態鋰離子電池，本發明所得的全固態鋰離子電池具有較高的比容量。

為了實現上述目的，本發明一方面提供一種電解質組合物，該組合物含有聚合物、鋰鹽、無機填料和偶聯劑；以所述組合物的總重量為基準，所述聚合物的含量為20-80重量％，所述鋰鹽的含量為10-30重量％，所述無機填料的含量為1-60重量％，所述偶聯劑的含量為0.1-15重量％；

所述聚合物為由偏二氟乙烯提供的結構單元、六氟丙烯提供的結構單元和丙烯酸羥烷基酯提供的結構單元組成的無規共聚物；所述聚合物的重均分子量為10,000-9,000,000g/mol。

本發明第二方面提供一種含有上述電解質組合物的全固態電解質膜。

本發明第三方面提供了一種全固態電解質膜的制備方法，該方法包括：提供含有上述電解質組合物的電解質漿料，而后干燥成膜。

本發明第四方面提供由上述方法制得的全固態電解質膜。

本發明第五方面提供一種正極，該正極包括：正極集流體和其表面附著的正極活性材料層，所述正極活性材料層含有正極活性材料、上述電解質組合物和導電劑。

本發明第六方面提供一種正極的制備方法，該方法包括：將正極活性材料、電解質漿料和導電劑于分散劑中進行分散，制得正極漿料；而后將正極漿料涂布于正極集流體上并烘干以制得所述正極；其中，所述電解質漿料為上文中所定義的。

本發明第七方面提供了上述制備方法所制得的正極。

本發明第八方面提供一種全固態鋰離子電池，該電池包括正極、負極以及介于正極與負極之間的全固態電解質膜；

其中，所述全固態電解質膜為上文中所定義的全固態電解質膜；

所述正極為上文中所定義的正極。