[發(fā)明專利]固體電解質(zhì)膜、其制造方法以及包含其的全固態(tài)電池

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980051440.0
• 申請(qǐng)日: 2019-12-19
• 公開（公告）號(hào): CN112534620A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金恩妃;李廷弼;柳志勛;李錫佑
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社LG化學(xué)
• 主分類號(hào): H01M10/0565
• 分類號(hào): H01M10/0565;H01M10/052
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 解延雷;龐東成

本發(fā)明涉及全固態(tài)電池用電解質(zhì)膜、包含該電解質(zhì)膜的全固態(tài)電池以及該電解質(zhì)膜的制造方法。所述固體電解質(zhì)膜可以通過以下過程來獲得：依次堆疊第一保護(hù)層、第一膜型固體電解質(zhì)材料、多孔基材、第二膜型固體電解質(zhì)材料和第二保護(hù)層以制備層壓結(jié)構(gòu)體；并對(duì)所述層壓結(jié)構(gòu)體進(jìn)行加壓，使得將第一和第二固體電解質(zhì)材料壓入所述多孔基材中，并且使多孔基材的孔填充有固體電解質(zhì)材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)要求于2018年12月21日在韓國提交的韓國專利申請(qǐng)No.10-2018-0167832的優(yōu)先權(quán)。本發(fā)明涉及全固態(tài)電池用電解質(zhì)膜、包含該電解質(zhì)膜的全固態(tài)電池、以及該電解質(zhì)膜的制造方法。

背景技術(shù)

使用液體電解質(zhì)的鋰離子電池具有負(fù)極和正極由隔膜限定的結(jié)構(gòu)，因此當(dāng)隔膜因變形或外部沖擊而損壞時(shí)，可能導(dǎo)致短路，從而造成諸如過熱或爆炸等危險(xiǎn)。因此，可以說開發(fā)能夠確保安全性的固體電解質(zhì)是鋰離子二次電池領(lǐng)域中非常重要的問題。

使用固體電解質(zhì)的鋰二次電池的優(yōu)點(diǎn)在于，其具有增強(qiáng)的安全性，防止電解液的泄漏從而提高電池的可靠性，并有助于制造薄電池。另外，鋰金屬可用作負(fù)極以提高能量密度。因此，除了緊湊型二次電池之外，這種使用固體電解質(zhì)的鋰二次電池還有望應(yīng)用于電動(dòng)車輛的高容量二次電池，并作為下一代電池而備受矚目。

通常，作為固體電解質(zhì)，已經(jīng)使用了聚合物類固體電解質(zhì)、氧化物類固體電解質(zhì)和硫化物類固體電解質(zhì)。其中，聚合物類固體電解質(zhì)具有如下優(yōu)點(diǎn)，包括低成本、材料的柔韌性、易加工性、電池的安全性以及由電解質(zhì)層和電池的薄膜化所產(chǎn)生的能量密度的改善。

然而，這種聚合物類固體電解質(zhì)材料的強(qiáng)度低。因此，當(dāng)由聚合物類固體電解質(zhì)材料形成厚度為幾十微米的薄膜時(shí)，在電解質(zhì)膜或電池的制造過程中可能發(fā)生撕裂。另外，當(dāng)將聚合物類固體電解質(zhì)材料用作鋰金屬電池的電解質(zhì)膜材料時(shí)，電解質(zhì)膜可能因由負(fù)極形成的鋰枝晶而損壞，從而導(dǎo)致負(fù)極和正極之間的絕緣失效。因此，為了實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的優(yōu)異的電化學(xué)特性，需要開發(fā)一種使用新構(gòu)成的聚合物類固體電解質(zhì)的固體電解質(zhì)膜以及使用其的全固態(tài)電池。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題

本發(fā)明設(shè)計(jì)用于解決相關(guān)技術(shù)的問題，因此，本發(fā)明旨在提供使用聚合物類固體電解質(zhì)材料并且具有小的厚度和優(yōu)異的強(qiáng)度的全固態(tài)電池用固體電解質(zhì)膜以及包含該固體電解質(zhì)膜的全固態(tài)電池。本發(fā)明還旨在提供上述固體電解質(zhì)膜的制造方法和包含該固體電解質(zhì)膜的全固態(tài)電池的制造方法。同時(shí)，本發(fā)明的這些和其他目的和優(yōu)點(diǎn)可以由以下詳細(xì)描述理解。而且，將容易理解的是，本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)可以通過所附權(quán)利要求中所示的手段及其組合來實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)方案

根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式，提供了一種全固態(tài)電池用固體電解質(zhì)膜的制造方法，其包括以下步驟：依次堆疊第一保護(hù)層、第一膜型固體電解質(zhì)材料、多孔基材、第二膜型固體電解質(zhì)材料和第二保護(hù)層以制備層壓結(jié)構(gòu)體；對(duì)所述層壓結(jié)構(gòu)體進(jìn)行加壓，使得可以將所述第一和第二固體電解質(zhì)材料壓入所述多孔基材中，并且使所述多孔基材的孔可以填充有所述固體電解質(zhì)材料；并且去除所述第一保護(hù)層和所述第二保護(hù)層，其中，所述加壓通過輥壓法進(jìn)行。

根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式，提供了如第一實(shí)施方式中所限定的全固態(tài)電池用固體電解質(zhì)膜的制造方法，其中，在所述加壓之前，在所述層壓結(jié)構(gòu)體的兩個(gè)表面分別進(jìn)一步設(shè)置離型膜，并且在所述加壓之后，去除所述第一保護(hù)層、所述第二保護(hù)層和所述離型膜。

根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式，提供了如第一或第二實(shí)施方式中所限定的全固態(tài)電池用固體電解質(zhì)膜的制造方法，其中，所述膜型固體電解質(zhì)材料是聚合物樹脂和鋰鹽的混合物，并且顯示出1x 10^-7S/cm以上的離子電導(dǎo)率。

根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式，提供了如第一至第三實(shí)施方式中任一項(xiàng)所限定的全固態(tài)電池用固體電解質(zhì)膜的制造方法，其中，所述第一保護(hù)層和所述第二保護(hù)層與所述多孔基材相同。