[發(fā)明專利]一種固態(tài)電解質(zhì)膜及其制備方法

在審

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• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN113451639A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔日俊;李國敏
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳格林德能源集團(tuán)有限公司
• 主分類號: H01M10/0562
• 分類號: H01M10/0562;H01M10/0565
• 代理公司: 北京慕達(dá)星云知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

本發(fā)明的一種固態(tài)電解質(zhì)膜及其制備方法，所述的固態(tài)電解質(zhì)膜包括無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)、聚合物電解質(zhì)、聚合物添加劑及鋰鹽，所述的固態(tài)電解質(zhì)膜通過熱壓成膜。本發(fā)明采用大量的無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)包覆少量聚合物電解質(zhì)，通過添加少量聚合物添加劑，形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低聚合物電解質(zhì)的結(jié)晶度，有利于鋰離子遷移，提高室溫離子導(dǎo)電率，同時提高固態(tài)電解質(zhì)膜的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，并且該制備方法未添加任何有機(jī)溶劑，綠色環(huán)保，操作簡便，有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種固態(tài)電解質(zhì)膜及其制備方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)今，鋰離子電池生產(chǎn)商不斷的追求電池能量密度的提升，但是在這個過程中，安全問題一直制約著高能量密度的前進(jìn)。如今，所采用的商用鋰離子電池使用了易燃的有機(jī)電解質(zhì)及有機(jī)溶劑，容易引發(fā)安全問題，導(dǎo)致電動汽車發(fā)生火災(zāi)，因此用不可燃的無機(jī)、陶瓷固體電解質(zhì)取代有機(jī)電解質(zhì)，組裝全固態(tài)鋰離子電池，有望最終解決鋰離子電池的安全問題并提升鋰離子電池的能量密度。目前對于固態(tài)電解質(zhì)的研究，主要有三個類別：一是有機(jī)聚合物電解質(zhì)，二是無機(jī)固體電解質(zhì)，三是有機(jī)聚合物與無機(jī)固體電解質(zhì)復(fù)合而成的復(fù)合電解質(zhì)。有機(jī)聚合物電解質(zhì)的電池易加工，可基本沿用現(xiàn)有的鋰離子電池工藝，但是室溫電導(dǎo)率低。無機(jī)固體電解質(zhì)的室溫電導(dǎo)率較高，但是材料成本較高，且電池工藝復(fù)雜，需要開發(fā)很多全新的電池生產(chǎn)設(shè)備，導(dǎo)致成本進(jìn)一步升高。復(fù)合電解質(zhì)膜具備有機(jī)聚合物電解質(zhì)的易加工性能，并可一定程度上提高室溫電導(dǎo)率，但是存在機(jī)械強(qiáng)度差導(dǎo)致膜容易破裂造成電池短路、與正負(fù)極界面相容性較差導(dǎo)致電池內(nèi)阻較高、循環(huán)性能差的缺點(diǎn)，且室溫電導(dǎo)率也有待進(jìn)一步提高。基于上述問題，急需開發(fā)一種新的固態(tài)電解質(zhì)以滿足現(xiàn)階段的需求。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種固態(tài)電解質(zhì)膜及其制備方法，旨在提出一種環(huán)保簡便的方法制備固態(tài)電解質(zhì)膜，同時改善固態(tài)電解質(zhì)膜機(jī)械性能及室溫離子電導(dǎo)率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為一種固態(tài)電解質(zhì)膜及其制備方法，所述的固態(tài)電解質(zhì)膜包括無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)、聚合物電解質(zhì)、聚合物添加劑及鋰鹽，所述的制備方法包括以下步驟：

S1：將無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)與聚合物電解質(zhì)添加至球磨機(jī)，充分混合；

S2：添加鋰鹽至S1中，混合均勻；

S3：添加將聚合物添加劑至S2中，混合均勻后；

S4：將S3所制備的混合物在一定溫度下進(jìn)行壓膜成型即得到固態(tài)電解質(zhì)膜。

所述的無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)、聚合物電解質(zhì)、聚合物添加劑及鋰鹽質(zhì)量比為10～80%：5～50%：1～10%：5～20%。進(jìn)一步地，所述的無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)、聚合物電解質(zhì)、聚合物添加劑及鋰鹽質(zhì)量比為50～80%：5～20%：2～8%：5～20%。

所述的無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)為鋰鑭鈦氧、鋰鑭鋯氧及鋰鑭鋯鉭氧中的一種或多種。

所述的聚合物電解質(zhì)為聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯中的一種或多種。進(jìn)一步地，所述的聚合物電解質(zhì)為聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈中的一種或多種。

所述的聚合物添加劑為環(huán)糊精、殼聚糖中的一種或多種。進(jìn)一步地，所述的聚合物添加劑為殼聚糖。

所述的的鋰鹽為六氟磷酸鋰、雙（三氟甲基磺酰）亞胺鋰、二氟甲基磺酰亞胺鋰、四氟硼酸鋰、二草酸硼酸鋰、高氯酸鋰中的一種或多種。進(jìn)一步地，所述的的鋰鹽為雙（三氟甲基磺酰）亞胺鋰、二氟甲基磺酰亞胺鋰、四氟硼酸鋰、二草酸硼酸鋰中的一種或多種。

所述的成膜壓力為500~1000Mpa。進(jìn)一步地，所述的成膜壓力為600~800Mpa。

所述的熱壓溫度為60～100℃。進(jìn)一步地，所述的熱壓溫度為70～90℃。

所述的固態(tài)電解質(zhì)膜厚度為20～100um。進(jìn)一步地，所述的固態(tài)電解質(zhì)膜厚度為50～100um。