[發(fā)明專利]硫化物電解質(zhì)膜及其制備方法、固態(tài)電池

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010796448.4
• 申請(qǐng)日: 2020-08-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114075083A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 不公告發(fā)明人
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 恒大新能源技術(shù)（深圳）有限公司
• 主分類號(hào): C04B35/80
• 分類號(hào): C04B35/80;C04B35/547;H01M10/0525;H01M10/0562;H01M10/058;H01M10/42
• 代理公司: 深圳中一聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44414
• 代理人: 郝文婷

本發(fā)明屬于固態(tài)電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種硫化物電解質(zhì)膜及其制備方法、固態(tài)電池。本發(fā)明硫化物電解質(zhì)膜的制備方法通過(guò)將硫化物電解質(zhì)置于無(wú)機(jī)纖維織物上，經(jīng)壓片處理和燒結(jié)處理使硫化物電解質(zhì)負(fù)載于無(wú)機(jī)纖維織物的表面和/或無(wú)機(jī)纖維織物的孔隙中，無(wú)機(jī)纖維織物可將硫化物電解質(zhì)束縛在微小區(qū)域，使硫化物電解質(zhì)顆粒之間的接觸界面由點(diǎn)接觸界面變?yōu)槊娼佑|界面，提高了接觸面積；同時(shí)，燒結(jié)處理使硫化物電解質(zhì)與無(wú)機(jī)纖維織物共同形成均勻致密且具有一定柔性的硫化物電解質(zhì)膜，解決了硫化物電解質(zhì)容易粉化、難轉(zhuǎn)移的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于固態(tài)電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種硫化物電解質(zhì)膜及其制備方法，以及一種固態(tài)電池。

背景技術(shù)

商業(yè)化的鋰離子電池大多采用有機(jī)液體作為電解質(zhì)體系，然而有機(jī)液體電解質(zhì)存在容易泄露、揮發(fā)甚至爆炸的安全隱患。固體電解質(zhì)不含液體成分，可有效避免泄露因其的安全問(wèn)題，還具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，在組裝成電池時(shí)，固體電解質(zhì)可取代電解液和隔膜，簡(jiǎn)化了電池結(jié)構(gòu)，因此固體電解質(zhì)有望取代傳統(tǒng)的液體電解質(zhì)。

固體電解質(zhì)材料按照物質(zhì)結(jié)構(gòu)可分為晶態(tài)固體電解質(zhì)和非晶態(tài)固體電解質(zhì)，其中非晶態(tài)固體電解質(zhì)主要包括氧化物電解質(zhì)和硫化物電解質(zhì)。氧化物電解質(zhì)的導(dǎo)鋰離子率為10^-4s/cm，其組分具有良好的結(jié)合力，可通過(guò)高溫?zé)Y(jié)、融化等工藝方法制備成玻璃陶瓷片或薄膜，如：Li_6.75La₃Zr_1.75Ta_0.25O₁₂(LLZTO)、Li_1.5Al_0.5Ge_1.5P₃O₁₂(LAGP)，但這些玻璃陶瓷片或薄膜均存在較厚的問(wèn)題，難以應(yīng)用于高能量密度的固態(tài)電池。

與氧化物電解質(zhì)相比，硫化物電解質(zhì)具有更高的導(dǎo)鋰離子率，其導(dǎo)鋰離子率在10^-2s/cm左右，但硫化物電解質(zhì)的脆性較大，存在容易斷裂的問(wèn)題，并且硫化物電解質(zhì)粉體的接觸界面往往是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的接觸，各粉體顆粒接觸界面小，存在孔隙多的缺陷，因此難以制成可轉(zhuǎn)移的硫化物電解質(zhì)薄膜。現(xiàn)有的應(yīng)用方式是將硫化物電解質(zhì)與高分子聚合物混合制漿涂布轉(zhuǎn)移負(fù)載在正極或負(fù)極極片上，再熱處理進(jìn)入下一步制備固態(tài)電池過(guò)程。由此可見(jiàn)，如何制備可轉(zhuǎn)移的硫化物電解質(zhì)薄膜是目前亟需解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種硫化物電解質(zhì)膜及其制備方法，以及一種固態(tài)電池，旨在解決現(xiàn)有硫化物電解質(zhì)存在的容易斷裂、難以支撐可轉(zhuǎn)移的硫化物電解質(zhì)薄膜的技術(shù)問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明一方面提供了一種硫化物電解質(zhì)膜的制備方法，其包括如下步驟：

提供硫化物電解質(zhì)和無(wú)機(jī)纖維織物；

將所述硫化物電解質(zhì)置于所述無(wú)機(jī)纖維織物上，經(jīng)壓片處理和燒結(jié)處理，得到所述硫化物電解質(zhì)膜。

進(jìn)一步地，所述無(wú)機(jī)纖維織物為多孔石英纖維布或三氧化二鋁纖維布。

進(jìn)一步地，所述無(wú)機(jī)纖維織物的厚度為10μm-200μm。

進(jìn)一步地，所述無(wú)機(jī)纖維織物的孔隙率為80％以上，開(kāi)孔孔徑為200μm-5mm。

進(jìn)一步地，所述燒結(jié)處理的溫度為230℃-260℃。

進(jìn)一步地，所述燒結(jié)處理的時(shí)間為2min-30min。