[發(fā)明專利]復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)膜及其制備方法與固態(tài)電池

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011112839.6
• 申請(qǐng)日: 2020-10-16
• 公開（公告）號(hào): CN112242554A
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周蘭;廖文俊;耿振;李斯劍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海電氣集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/056
• 分類號(hào): H01M10/056;H01M10/052
• 代理公司: 北京同達(dá)信恒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11291
• 代理人: 劉亞威

本申請(qǐng)涉及固態(tài)電池領(lǐng)域，公開一種復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)膜及其制備方法與固態(tài)電池。復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)膜的制備方法，包括以下步驟：將含有聚合物固態(tài)電解質(zhì)、二氧化硅與無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)的固化膜浸于含有雙氟磺酰亞胺鋰鹽的溶液中，干燥后得到所述復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)膜；其中，所述聚合物固態(tài)電解質(zhì)為聚偏氟乙烯?六氟丙烯。利用本申請(qǐng)?zhí)峁┑闹苽浞椒ǖ玫降膹?fù)合固態(tài)電解質(zhì)膜具有離子電導(dǎo)率高的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及電池領(lǐng)域，特別涉及一種復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)膜及其制備方法與固 態(tài)電池。

背景技術(shù)

近年來，具有沸點(diǎn)低、閃點(diǎn)低、易燃易揮發(fā)的有機(jī)電解液所帶來的安全事 故隨著鋰電池應(yīng)用規(guī)模的增大而增大，大大制約了高比能量鋰二次電池的發(fā)展。 采用固態(tài)電解質(zhì)替代傳統(tǒng)有機(jī)液態(tài)電解液的全固態(tài)電池，有望從根本上解決電 池安全性問題，是電動(dòng)汽車和規(guī)模化儲(chǔ)能設(shè)備理想的化學(xué)電源。由于固態(tài)電池 中電解質(zhì)膜采用固態(tài)形式，在鋰離子導(dǎo)通方面會(huì)存在欠缺。為了使電池獲得良 好的充放電性能，固態(tài)電解質(zhì)膜的離子電導(dǎo)率成為改進(jìn)的重點(diǎn)。

固體電解質(zhì)方面，大多數(shù)聚合物固體電解質(zhì)存在室溫離子電導(dǎo)率較低 (10^-5～10^-6S cm^-1)的缺點(diǎn)，限制了其實(shí)際應(yīng)用。目前研究開發(fā)的重點(diǎn)為聚合 物電解質(zhì)和無機(jī)電解質(zhì)進(jìn)行復(fù)合后得到的復(fù)合電解質(zhì)膜，例如納米復(fù)合固態(tài)電 解質(zhì)膜，該電解質(zhì)膜中既含有高分子電解質(zhì)，又含有納米無機(jī)填料(如無機(jī)固 態(tài)電解質(zhì)填料)，該電解質(zhì)膜以其良好的加工性能、柔韌性和合理的離子電導(dǎo) 率引起了人們的極大興趣，將其在培養(yǎng)皿上澆灌成膜，得到的固態(tài)電解質(zhì)膜具 有良好的機(jī)械性能和高安全性。但是該復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)膜的離子導(dǎo)電率方面， 盡管已經(jīng)采用摻雜填料、將聚合物共混、共聚以及交聯(lián)等方式以增強(qiáng)其離子電 導(dǎo)率，但離子電導(dǎo)率依舊不夠理想。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)公開了一種復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)膜及其制備方法與固態(tài)電池，該復(fù)合固 態(tài)電解質(zhì)膜具有離子電導(dǎo)率高的優(yōu)點(diǎn)。

為達(dá)到上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┮韵录夹g(shù)方案：

一種復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)膜的制備方法，包括以下步驟：

將含有聚合物固態(tài)電解質(zhì)、二氧化硅與無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)的固化膜浸于含有 雙氟磺酰亞胺鋰鹽的溶液中，干燥后得到所述復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)膜；

其中，所述聚合物固態(tài)電解質(zhì)為聚偏氟乙烯-六氟丙烯。

進(jìn)一步地，所述聚合物固態(tài)電解質(zhì)、所述二氧化硅和所述無機(jī)固態(tài)電解質(zhì) 的質(zhì)量比為(55-45):(15-5):(30-50)。

進(jìn)一步地，所述固化膜的制備方法包括以下步驟：

將所述聚合物固態(tài)電解質(zhì)、所述二氧化硅與所述無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)溶于溶劑 中，混合均勻后得到預(yù)制混合物；

將所述預(yù)制混合物涂覆于基板上，干燥后分離得到所述固化膜。

進(jìn)一步地，制備預(yù)制混合物中，混合采用磁力攪拌混合，攪拌溫度為 40-50℃，攪拌時(shí)間為12-24h。

進(jìn)一步地，將所述預(yù)制混合物涂覆于基板上后進(jìn)行干燥過程中，干燥溫度 為25-35℃，干燥時(shí)間為40-50h。

進(jìn)一步地，含有所述雙氟磺酰亞胺鋰鹽的所述溶液中，雙氟磺酰亞胺鋰鹽 的濃度為0.9-1.1mo/L。

進(jìn)一步地，所述固化膜在所述溶液中的浸漬時(shí)間為20-30h。

一種復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)膜，利用本申請(qǐng)?zhí)峁┑闹苽浞椒ǖ玫健?/p>

進(jìn)一步地，所述復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)膜的離子電導(dǎo)率大于1×10^-3S cm^-1。

一種固態(tài)電池，包括正極極片、負(fù)極極片和介于所述正極極片與所述負(fù)極 極片之間的本申請(qǐng)?zhí)峁┑膹?fù)合固態(tài)電解質(zhì)膜。