[發明專利]無機-有機復合固態電解質及其制備方法以及組裝的全固態鋰電池

在審

• 申請號: 201811222182.1
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN109378521A
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 蔡超;石彬;李楊;徐志彬;任麗彬;王磊;桑林;丁飛;劉興江
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十八研究所
• 主分類號: H01M10/056
• 分類號: H01M10/056;H01M10/0525
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 李鳳

本發明公開了一種無機?有機復合固態電解質及其制備方法以及組裝的全固態鋰電池，其組成中含有聚合物粘結劑丁苯橡膠、丁腈橡膠、聚丙烯腈、硅氧樹脂或其衍生物中的一種或幾種，鋰鹽以及無機納米顆粒，其中聚合物粘結劑在電解質中的質量百分比含量為5?60％；鋰鹽在電解質中的質量百分比含量為10?80％；無機納米顆粒在電解質中的質量百分比含量為10?40％。具有較高的室溫離子電導率，較寬電化學窗口和較好的機械性能；提供的復合固態電解質制備方法，易于制備大面積固態電解質薄膜；復合固態電解質具有較高的機械性能和優良的電化學穩定性，組裝的電池具有穩定循環性能以及較高的容量發揮。

技術領域

本發明涉及鋰電池技術領域，尤其涉及了一種無機-有機復合固態電解質及其制備方法以及組裝的全固態鋰電池。

背景技術

鋰離子電池作為一種高效儲能器件，具有輕便、體積小、能量密度高、輸出功率高、壽命長、輸出電壓高、無記憶效應、無環境污染等優點，廣泛應用在便攜數碼3C設備，新能源汽車、無人機、大規模儲能等領域。

目前商用鋰離子電池普遍以可燃性液態有機溶劑作為電解液，因此易揮發且易燃燒，導致鋰離子電池存在著火、爆炸等安全隱患。雖然實際應用中有各種保護措施，但是無法從根本上改變電解液易燃的化學本質。全固態鋰電池用非揮發、不易燃的固態電解質取代，因此可以從根本上解決鋰電池的安全問題。此外，采用固態電解質可以進一步減輕電池質量，提升電池能量密度。

全固態鋰電池技術的難點主要在于高離子電導率并且易于成膜的全固態電解質層的制備，常用的將固體電解質漿料直接涂布于電極表面的方法往往難以在電極層和固態電解質層之間形成良好的物理接觸，而較成熟的真空物理氣相沉積法，成本高，效率低，所制備的電池容量一般也較小，不能滿足全固態電池的規?；a的需求。因此，開發出一種兼具高性能、易制備等諸多優良特性的全固態電池電解質層就顯得尤為重要且緊迫。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種無機-有機復合固態電解質及其制備方法以及組裝的全固態鋰電池，改善極片與電解質層之間的物理接觸，實現界面鋰離子快速傳輸。本發明提供的電解質層制備簡單，性能優異，適合規?；糯笊a。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種無機-有機復合固態電解質，包括以下質量百分比的組分：

聚合物粘結劑 5％-60％

具有離子導電性的鋰鹽 10％-80％

無機納米顆粒 10％-40％

所述聚合物粘結劑，包括含有丙烯腈、苯乙烯或硅氧官能團的衍生物聚丙烯腈、丁腈橡膠、順丁橡膠、丁苯橡膠、氫化丁腈橡膠、硅氧樹脂或其衍生物中的一種或幾種。

所述具有離子導電性的鋰鹽為高氯酸鋰LiClO₄，六氟砷酸鋰LiAsF₆，四氟硼酸鋰LiBF₄，六氟磷酸鋰LiPF₆，三氟甲基磺酸鋰LiCF₃SO₃，雙(三氟甲基磺酸)亞胺鋰LiTFSi，三(三氟甲基磺酸)甲基鋰LiC(CF₃SO₂)₃，雙草酸硼酸鋰LiBOB，二氟(草酸)硼酸鋰LiBF₂(C₂O₄)，雙(氟磺酰)亞胺鋰LiFSi，二氟草酸硼酸鋰LiODFB中的一種或者幾種。

所述無機納米顆粒為活性快離子導體或惰性無機顆粒。