【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電池領域，具體涉及一種固態電解質膜及其制備裝置、制備方法和電池。
技術介紹
1、隨著我國新能源產業的快速發展，鋰離子電池受到前所未有的重視，但現有的鋰離子電池多采用液態電解質，因此安全性尚不能完全滿足使用要求。而使用固態電解質的固態鋰電池被廣泛認為是下一代先進電池技術，可以從根本上解決鋰電池的安全問題。因此，近年來各種體系的固態電解質被逐漸應用在鋰電池中用于替代液態電解質。
2、現有的固態電解質主要有無機固態電解質和聚合物固態電解質兩大類，目前常用的無機固態電解質包括氧化物固態電解質和硫化物固態電解質，無機電解質材料室溫電導率高且電化學窗口寬，但是電解質和電極之間的界面電阻高，電解質片厚度不易做薄是限制其材料應用的重要原因。聚合物固態電解質易加工且循環性能較好，但室溫離子電導率較低，機械性能差，故其應用也具有一定的局限性。
3、在全固態鋰電池中，電解質膜的厚度直接影響到電池的能量密度，強度會影響到電池阻擋鋰枝晶的能力，進而影響電池的循環性能及安全性能。而且，目前應用于實驗室規模的硫化物固態電解質膜厚度在0.5～1mm左右，能量密度也遠低于工業化的液態電池。故制備出高強度、高電導率的薄膜對全固態電池的應用及推廣有著重大意義。
4、目前本領域技術人員對固態電解質膜的制備大多采用溶解或熔融性粘結劑輔助成型制備方法，還未實現厚度可控的制備方法和勻漿涂布一體化的卷對卷生產工藝。如專利cn108448169a、cn115241521a中均是將固態電解質材料、粘結劑和溶劑混合均勻等待備用，不可
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于克服現有技術中的缺點，提供一種固態電解質膜及其制備裝置、制備方法和電池。
2、為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案為：
3、一種固態電解質膜，包括基材以及涂覆在所述的基材上的膜層；所述的膜層包括固態電解質以及粘結劑。
4、所述的固態電解質以及粘結劑的質量比為90-99:1-10；優選為95:5。
5、所述的固態電解質為金屬氧化物或金屬硫化物中的一種；
6、優選的，所述的固態電解質為llzo、lpscl、llto、latp中的至少一種；
7、優選的，所述的粘結劑為pvdf、nbr、hnbr、peo中的至少一種；
8、優選的，所述的基材為具有自支撐結構的無紡布或結構纖維材料；優選的為pp、pet、pvc中的至少一種；
9、優選的,所述無紡布的克重為5-10g/m2,孔隙率為60-70％,厚度為10-20um,拉伸強度為md:3-4n/15mm,cd:0.5-1n/15mm。
10、所述的固態電解質膜的厚度為10-20μm、寬度為30-100m。
11、本專利技術還包括一種所述的固態電解質膜的制備裝置，其包括進料輥、涂布輥、出料輥以及料液槽；基材順序經過所述的進料輥、涂布輥、出料輥；所述的涂布輥置于所述的料液槽中；基材的表面與所述的涂布輥的頂部相抵完成涂布。
12、所述的料液槽內設置有攪拌部件以及加熱部件。
13、本專利技術還包括一種固態電解質膜的制備方法，使用所述的固態電解質膜的制備裝置；具體包括下述步驟：(1)將固態電解質、粘結劑和溶劑混合均勻得到膜層漿料；(2)根據涂布寬度，控制基材走帶速度、基材走帶速度與涂布輥的轉速的速度比以及基材與涂布輥之間包角的大小，在基材上涂布不同厚度的固態電解質，待溶劑揮干或烘干后收卷，得到固態電解質薄膜。
14、所述的溶劑為甲苯、庚烷、nmp中的至少一種；所述的膜層漿料的固含量為40％±10％。
15、所述的走帶速度為50-1500mm/min；所述的包角范圍為20-90°；所述的基材走帶速度與涂布輥的轉速的速度比0.5-2.5。
16、優選的，所述的走帶速度為200-400mm/min；所述的包角范圍為30-60°，更優選為45-60°；所述的基材走帶速度與涂布輥的轉速的速度比1。
17、本專利技術還包括一種電池，包括所述的固態電解質膜。
18、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
19、本申請的固態電解質膜通過在高孔隙率的具有自支撐結構的基材上附著固態電解質，采用勻漿涂布一體化的卷對卷生產工藝，不僅可獲得厚度可控的電解質膜，也實現了膜的輕量化和薄膜化。
20、本專利技術制備的固態電解質膜成分簡單，厚度可控制達到10um-20μm，最優能夠控制達到10um，且不影響固態電解質本身的電化學窗口。通過無紡布支撐體的高強度有助于為卷對卷工藝提供足夠的的強度，為固態電解質膜的大規模生產提供了基礎。
21、本專利技術通過包角大小實現了固態電解質膜的厚度可控，采用勻漿涂布一體化的卷對卷生產工藝降低了成本。采用該工藝制備的固態電解質膜能夠高效并大規模生產高容量的、高安全性的固態鋰離子電池，提升全固態電池體系的體積能量密度和質量能量密度。
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1.一種固態電解質膜，其特征在于，包括基材以及涂覆在所述的基材上的膜層；所述的膜層包括固態電解質以及粘結劑。
2.根據權利要求1所述的固態電解質膜，其特征在于，所述的固態電解質以及粘結劑的質量比為90-99:1-10；優選為95:5。
3.根據權利要求1所述的固態電解質膜，其特征在于，所述的固態電解質為金屬氧化物或金屬硫化物中的一種；
4.根據權利要求1所述的固態電解質膜，其特征在于，所述的固態電解質膜的厚度為10-20μm、寬度為30-100m。
5.一種權利要求1-4任一項所述的固態電解質膜的制備裝置，其特征在于，包括進料輥、涂布輥、出料輥以及料液槽；基材順序經過所述的進料輥、涂布輥、出料輥；所述的涂布輥置于所述的料液槽中；基材的表面與所述的涂布輥的頂部相抵完成涂布。
6.根據權利要求5所述的固態電解質膜的制備裝置，其特征在于，所述的料液槽內設置有攪拌部件以及加熱部件。
7.一種固態電解質膜的制備方法，其特征在于，使用權利要求5或者6所述的固態電解質膜的制備裝置；具體包括下述步驟：(1)將固態電解質、粘結
8.根據權利要求7所述的固態電解質膜的制備方法，其特征在于，所述的溶劑為甲苯、庚烷、NMP中的至少一種；所述的膜層漿料的固含量為40％±10％。
9.根據權利要求6所述的固態電解質膜的制備方法，其特征在于，所述的走帶速度為50-1500mm/min；所述的包角范圍為20-90°；所述的基材走帶速度與涂布輥的轉速的速度比0.5-2.5。
10.一種電池，其特征在于，包括權利要求1-4任一項所述的固態電解質膜。
...【技術特征摘要】
1.一種固態電解質膜，其特征在于，包括基材以及涂覆在所述的基材上的膜層；所述的膜層包括固態電解質以及粘結劑。
2.根據權利要求1所述的固態電解質膜，其特征在于，所述的固態電解質以及粘結劑的質量比為90-99:1-10；優選為95:5。
3.根據權利要求1所述的固態電解質膜，其特征在于，所述的固態電解質為金屬氧化物或金屬硫化物中的一種；
4.根據權利要求1所述的固態電解質膜，其特征在于，所述的固態電解質膜的厚度為10-20μm、寬度為30-100m。
5.一種權利要求1-4任一項所述的固態電解質膜的制備裝置，其特征在于，包括進料輥、涂布輥、出料輥以及料液槽；基材順序經過所述的進料輥、涂布輥、出料輥；所述的涂布輥置于所述的料液槽中；基材的表面與所述的涂布輥的頂部相抵完成涂布。
6.根據權利要求5所述的固態電解質膜的制備裝置，其特征在于，所述的料液槽內設置有攪拌部...
【專利技術屬性】
技術研發人員：程葉新，范林林，劉學謙，
申請(專利權)人：天津力神新能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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