[發明專利]一種包覆低表面能材料的固態電解質及其制備方法

在審

• 申請號: 202210943575.1
• 申請日: 2022-08-08
• 公開（公告）號: CN115360430A
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 沈德赟;申彤;曹文卓;張新華;李婷
• 申請（專利權）人: 南木納米科技（北京）有限公司
• 主分類號: H01M10/058
• 分類號: H01M10/058;H01M10/0565
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 王歡歡

本發明提供一種包覆低表面能材料的固態電解質及其制備方法，制備方法包括：S1、將固態電解質加入混合機中攪拌分散，得電解質粉末；S2、將含氟聚合物加入有機溶劑中，攪拌使其溶解，得聚合物溶液；S3、將聚合物溶液加入電解質粉末中，在一定溫度下攪拌混合，得混合料；S4、將混合料放入加熱設備中熱處理，制備出包覆低表面能材料的固態電解質。本發明通過在固態電解質表面包覆一層低表面能材料，從而阻絕與環境中水分的接觸吸附，且不改變固態電解質原本的粒徑大小，制備出低水分含量的固態電解質，保持固態電解質穩定高性能的狀態。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池材料技術領域，特別是涉及一種包覆低表面能材料的固態電解質及其制備方法。

背景技術

目前商業化的鋰離子電池主要使用有機電解液以及石墨碳負極，其能量密度幾乎已經達到了理論極限值，難以滿足日益增長的能量儲存需求。金屬鋰作為理想的負極材料，具有最高的比能量和最低的還原電勢，但是金屬鋰作為負極時，在反復的充-放電過程中易出現粉化、枝晶生長、體積膨脹以及持續與電解液反應等問題，更重要的是，傳統液態的電解液易揮發、易泄露、易燃燒等特點，使得鋰電池容易發生著火甚至爆炸，可能引發重大的安全事故。

使用固態電解質代替液體電解液，開發固態電池是被認為解決上述問題的最終方案。由于固態電解質不易泄露、熱穩定性好等優點，固態電解質具有較高的安全可靠性。最重要的是，固態電解質還具有較高的機械強度，能在電池循環過程有效地抑制枝晶的生長；同時，固態電池結構簡單，電極和電解質均為固體，便于電池的加工和封裝；因此，固態電池同時兼具高安全性、高能量密度的特點，是發展新一代儲能電池最理想的方案。

固態電解質在接觸水后，總離子電導率會顯著下降，甚至還會發生微裂紋、晶粒形狀變形、納米顆粒的形成、化學成分轉變、晶胞收縮、內部結構多面體和應變變化等；因此，固態電解質對水的敏感性很高。由于固態電解質的表面含有極性親水基團易吸水，而且有著極小的粒徑和極高的比表面積，且微粒間存在著孔隙結構，導致固態電解質極易吸水，從而影響固態電池的最終性能。

因此，需要提供一種針對上述現有技術中不足的解決方案。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種包覆低表面能材料的固態電解質及其制備方法，用于解決現有技術中由于固態電解質的表面易吸水，導致固態電池的最終性能受到很大影響的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種包覆低表面能材料的固態電解質的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

S1、將固態電解質加入混合機中攪拌分散，得到電解質粉末；

S2、將含氟聚合物加入有機溶劑中，在一定溫度下攪拌，使其溶解，得到聚合物溶液；

S3、將步驟S2中得到的所述聚合物溶液加入步驟S1中得到的所述電解質粉末中，在一定溫度下攪拌混合，得到混合料；

S4、將所述混合料放入加熱設備中進行熱處理，制備出包覆低表面能材料的固態電解質。

優選地，步驟S1中所述固態電解質包括石榴石型固態電解質、硫化物固態電解質、NASICON型固態電解質、LiPON型固態電解質、鈣鈦礦型固態電解質中的一種或組合。

優選地，步驟S1中所述固態電解質的粒徑D50為100nm～1μm。

優選地，步驟S2中所述含氟聚合物包括聚偏二氟乙烯類均聚物、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯類共聚物中的一種或組合。

優選地，步驟S2中所述有機溶劑包括丙酮、四氫呋喃、丁酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、四甲基脲、二甲基亞砜、N-甲基吡咯烷酮、磷酸三甲酯中的一種或組合。

優選地，步驟S2中在所述聚合物溶液中所述含氟聚合物所占的質量百分比為1wt％～30wt％。