【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鋰電池，具體涉及一種復合固態電解質膜及其制備方法和全固態鋰離子電池。
技術介紹
1、鋰離子電池因其能量密度高、循環穩定性好、綠色環保、工作溫度范圍寬等優點，已廣泛應用于便攜式電子產品領域、電動汽車領域、航空航天領域及儲能系統領域。然而，目前鋰離子電池大多使用的有機液態電解質，易發生脹氣、漏液等缺陷，存在較大的安全隱患，使用固態電解質可從根本上彌補有機液態電解質的不足。因此，開發高安全性、高能量密度、長循環的全固態電池已成研究重點。
2、目前，硫化物和鹵化物固態電解質因具有高離子電導率而具有應用前景，其中硫化物固態電解質因其高離子電導率(10-3～10-2s/cm)而成為最具應用潛力的固態電解質，然而硫化物固態電解質的電化學窗口較窄、對鋰金屬不穩定，對空氣、水分敏感，限制了其實際應用；鹵化物電解質具有高離子電導率(10-4～10-3s/cm)和較寬電化學窗口，但是它對水分敏感，易在空氣中發生降解，且對鋰金屬不穩定；此外，鹵化物和硫化物與大部分極性溶劑和粘結劑易發生反應，從而加大了制備超薄硫化物/鹵化物電解的難度。
3、因此，需要開發一種復合固態電解質膜及其制備方法和全固態鋰離子電池，改善固態電解質膜與正負極間的界面問題，提高復合固態電解質膜的致密度，減少晶界限制，有效抑制鋰枝晶生長，提高固態電池的安全性能及充放電循環性能。
技術實現思路
1、本專利技術旨在至少解決上述現有技術中存在的技術問題之一，為此本專利技術提出一種復合固態電解質膜及其制備方法
2、本專利技術的第一方面提供一種復合固態電解質膜。
3、具體的，所述復合固態電解質膜包括離子塑晶、聚合物、固態電解質、鋰鹽；
4、所述離子塑晶由陰離子和陽離子組成；
5、所述陰離子包括雙(氟磺酰基)亞胺離子、雙(三氟甲基磺酰基)亞胺離子中的至少一種；
6、所述陽離子為n-乙基-n-甲基吡咯烷鎓、n-丙基-n-甲基吡咯烷鎓、n-丁基-n-甲基吡咯烷鎓、n-乙基-n-甲基哌啶烷烷鎓、n-丙基-n-甲基哌啶烷烷鎓、n-丁基-n-甲基哌啶烷烷鎓中的至少一種；
7、所述離子塑晶與鋰鹽的摩爾比為1～5：1；
8、所述固態電解質與離子塑晶的質量比為5～20：1。
9、優選的，所述鋰鹽包括雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、三(三氟甲基磺酰)甲基鋰、雙(全氟乙基磺酰)亞胺鋰、二草酸硼酸鋰、四氟硼酸鋰、五氟乙基三氟硼酸鋰、硫氰酸鋰、雙氰胺鋰、二氟草酸硼酸鋰、二氟磷酸鋰、三氟甲磺酸鋰、高氯酸鋰、六氟砷酸鋰、六氟代銻酸鋰中的至少一種。
10、優選的，所述聚合物包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯彈性體、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一種。
11、優選的，所述固態電解質包括硫化物固態電解質、鹵化物固態電解質中的至少一種。
12、進一步優選的，所述硫化物固態電解質包括li6ps5cl、li6ps5br、li2s-p2s5、li4ges4、li10gep2s12、li9.54si1.74p1.44s11.7cl0.3、li3ps4、li7p3s11中的至少一種。
13、進一步優選的，所述鹵化物固態電解質包括li3ycl6、li3incl6、li2-2xmn1+xcl4、li2-2xfe1+xcl4、li2-2xmg1+xcl4、li2-2xmn1+xbr4、li2-2xmg1+xbr4中的至少一種，其中0＜x＜0.33。
14、優選的，所述固態電解質膜的厚度為20～30μm。
15、優選的，所述聚合物的質量為固態電解質質量的3～5％。
16、本專利技術的第二方面提供一種復合固態電解質膜的制備方法。
17、具體的，包括以下步驟：
18、(1)將離子塑晶與鋰鹽進行混合，攪拌，制得離子塑晶液體；
19、(2)將聚合物與有機溶劑進行混合，攪拌，制得聚合物膠液；
20、(3)將固態電解質分散于有機溶劑后，與聚合物膠液混合，攪拌，制得固態電解質漿料；
21、(4)將所述離子塑晶液體添加至固態電解質漿料中，攪拌，制到復合固態電解質漿料；
22、(5)將復合固態電解質漿料涂覆在基膜上，干燥，脫模制得復合固態電解質膜。
23、優選的，所述有機溶劑包括甲苯、對二甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷、二氯丙烷、二溴甲烷、二溴乙烷、二溴丙烷、環己烷、正庚烷、正葵烷、正辛烷、苯甲醚、丁酸丁酯、乙酸芐酯中的至少一種。
24、優選的，所述攪拌的速率為1000～2000r/min，時間為30～60min。
25、優選的，步驟(5)中，所述干燥的溫度為60～80℃，時間為10～48h。
26、本專利技術的第三方面提供一種全固態鋰離子電池。
27、具體的，所述全固態鋰離子電池包括第一方面提供的復合固態電解質膜。
28、優選的，所述全固態鋰離子電池還包括正極片和負極片。
29、進一步優選的，所述正極片包括正極活性材料、固態電解質、導電劑、粘結劑。
30、更進一步優選的，所述正極活性材料、固態電解質、導電劑、粘結劑的質量比為(70～90)：(10～30)：(1～3)：(1.5～5)。
31、進一步優選的，所述負極片包括負極活性材料、固態電解質、導電劑、粘結劑。
32、更進一步優選的，所述負極活性材料、固態電解質、導電劑、粘結劑的質量比為(60～80)：(20～40)：(1～3)：(2～5)。
33、優選的，所述正極活性材料包括鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、磷酸錳鐵鋰中的至少一種。
34、優選的，所述負極活性材料包括石墨、純硅、硅碳、硅氧、銀碳材料中的至少一種。
35、優選的，所述粘結劑包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯彈性體、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、丁腈橡膠、氫化丁腈橡膠、順丁膠、天然橡膠、脂肪族聚碳酸酯中的至少一種。
36、優選的，所述導電劑包括導電炭黑(super?p)、碳納米管(cnts)、氣相生長炭纖維(vgcf)、乙炔黑中的至少一種。
37、相對于現有技術，本專利技術的有益效果如下：
38、1.本專利技術通過將離子塑晶、聚合物、固態電解質和鋰鹽進行復合，可提高復合固態電解質膜的致密度，減少晶界限制，有效抑制鋰枝晶生長，從而提高電池安全性能；
39、2.本專利技術通過添加離子塑晶，可增加復合固態電解質膜的柔韌性，從而改善復合固態電解質膜與正負極間的界面接觸，降低界面阻抗，提高電池的電化學性能；
40、3.本專利技術通過添加離子塑晶，提供了較寬的電化學窗口，可提高復合固態電解質膜的整體電化學窗口。...
【技術保護點】
1.一種復合固態電解質膜，其特征在于，所述復合固態電解質膜包括離子塑晶、聚合物、固態電解質、鋰鹽；
2.根據權利要求1所述的復合固態電解質膜，其特征在于，所述鋰鹽包括雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、三(三氟甲基磺酰)甲基鋰、雙(全氟乙基磺酰)亞胺鋰、二草酸硼酸鋰、四氟硼酸鋰、五氟乙基三氟硼酸鋰、硫氰酸鋰、雙氰胺鋰、二氟草酸硼酸鋰、二氟磷酸鋰、三氟甲磺酸鋰、高氯酸鋰、六氟砷酸鋰、六氟代銻酸鋰中的至少一種。
3.根據權利要求1所述的復合固態電解質膜，其特征在于，所述聚合物包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯彈性體、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一種。
4.根據權利要求1所述的復合固態電解質膜，其特征在于，所述固態電解質包括硫化物固態電解質、鹵化物固態電解質中的至少一種。
5.根據權利要求1所述的復合固態電解質膜，其特征在于，所述固態電解質膜的厚度為20～30μm。
6.權利要求1至5中任一項所述的復合固態電解質膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述有機溶
8.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述攪拌的速率為1000～2000r/min，時間為30～60min。
9.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟(5)中，所述干燥的溫度為60～80℃，時間為10～48h。
10.一種全固態鋰離子電池，其特征在于，所述全固態鋰離子電池包括權利要求1至5中任一項所述的復合固態電解質膜。
...【技術特征摘要】
1.一種復合固態電解質膜，其特征在于，所述復合固態電解質膜包括離子塑晶、聚合物、固態電解質、鋰鹽；
2.根據權利要求1所述的復合固態電解質膜，其特征在于，所述鋰鹽包括雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、三(三氟甲基磺酰)甲基鋰、雙(全氟乙基磺酰)亞胺鋰、二草酸硼酸鋰、四氟硼酸鋰、五氟乙基三氟硼酸鋰、硫氰酸鋰、雙氰胺鋰、二氟草酸硼酸鋰、二氟磷酸鋰、三氟甲磺酸鋰、高氯酸鋰、六氟砷酸鋰、六氟代銻酸鋰中的至少一種。
3.根據權利要求1所述的復合固態電解質膜，其特征在于，所述聚合物包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯彈性體、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一種。
4.根據權利要求1所述的復合固態電解質膜，其特征在于，所述固態電解質包括硫化物固態電解質、鹵化物固態電解質中的至少一種。
5.根據權利要求1所述的復合固態電...
【專利技術屬性】
技術研發人員：董潔，陳伊麥，孫振，羅明，
申請(專利權)人：高能時代深圳新能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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