【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及復(fù)合材料領(lǐng)域，尤其涉及一種固態(tài)電解質(zhì)膜及制備方法。
技術(shù)介紹
1、固態(tài)鋰電池技術(shù)采用鋰、鈉制成的玻璃化合物作為傳導(dǎo)物質(zhì)，使用固態(tài)電解質(zhì)取代以往鋰電池的電解液，與傳統(tǒng)液態(tài)電池相比，固態(tài)電池在高溫和機械應(yīng)力下表現(xiàn)出更高的安全性；與相同鋰含量的液態(tài)電解質(zhì)相比，固態(tài)電解質(zhì)重量更輕，使得電池陽極材料可使用高克容量的材料，能夠大幅提高電池的能量密度；在循環(huán)方面，固態(tài)電解質(zhì)與電極材料的界面更為穩(wěn)定，可減少副反應(yīng)的發(fā)生，從而延長電池的使用壽命；固態(tài)電池的工作溫度范圍更廣泛，固態(tài)電解質(zhì)不易凍結(jié)或蒸發(fā)，允許電池在更為極端的溫度條件下正常工作。
2、盡管固態(tài)電池在安全性、能量密度和循環(huán)壽命等方面具有顯著優(yōu)勢，但當(dāng)前固態(tài)電池的研發(fā)還面臨難題。固態(tài)電解質(zhì)作為全固態(tài)電池的重要組成部分，連接著正負極，成為鋰離子的運輸通道。而在固態(tài)電解質(zhì)中，大多聚合物的粘結(jié)劑為絕緣體，不導(dǎo)電且不導(dǎo)離子，嚴(yán)重影響了鋰離子的傳輸效率，導(dǎo)致電池阻抗較高引發(fā)電池充放電效率慢和首效低等問題；并且在制備過程中，將固態(tài)電解質(zhì)置于高壓下以提升電解質(zhì)膜的壓實密度，使得與正負極的接觸更加緊密并降低界面阻抗，但高壓會導(dǎo)致固態(tài)電解質(zhì)顆粒之間存在著較大間隙，使得電解質(zhì)膜孔隙率較高，不利于離子傳輸，若繼續(xù)增加壓力，電解質(zhì)膜因承受不住應(yīng)力會導(dǎo)致斷裂。因此急需解決以上問題，提升固態(tài)電解質(zhì)膜的柔性和離子電導(dǎo)率。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本申請?zhí)峁┮环N固態(tài)電解質(zhì)膜及制備方法，具體技術(shù)方案如下：
2、一方面，本申請
3、可能的實施方式中，所述固態(tài)電解質(zhì)膜滿足下述特征中的至少之一：
4、所述電解質(zhì)材料、所述離子導(dǎo)電粘結(jié)劑和所述聚合物在所述固態(tài)電解質(zhì)膜中的質(zhì)量比為90-98:1-9:0.2-1；
5、所述粘結(jié)劑和所述鋰鹽在所述離子導(dǎo)電粘結(jié)劑中的質(zhì)量比為99-99.7:0.3-1。
6、可能的實施方式中，所述電解質(zhì)膜的厚度為5-100μm。
7、可能的實施方式中，所述固態(tài)電解質(zhì)膜滿足下述特征中的至少之一：
8、所述聚合物單體包括乙烯基碳酸酯、乙烯基亞硫酸乙烯酯、三硫代碳酸亞乙烯酯、1,3-丙烯基-磺酸內(nèi)酯、碳酸丙烯乙酯、甲酸二酯、碳酸烯丙基苯酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯中的至少一種；
9、所述電解質(zhì)材料包括硫銀鍺礦型硫化物固態(tài)電解質(zhì)、thio-lision型硫化物固態(tài)電解質(zhì)中的至少一種；
10、所述粘結(jié)劑包括乙基纖維素、聚己二酸-1，4-丁二醇酯二醇、聚乙丁烯、聚丙烯酸、聚丙烯腈中的至少一種；
11、所述鋰鹽包括六氟磷酸鋰、雙氟磺酰基亞胺鋰鹽、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰、雙(五氟乙基磺酰基)亞氨基鋰中的至少一種。
12、可能的實施方式中，所述電解質(zhì)材料滿足下述特征中的至少之一：
13、所述硫銀鍺礦型硫化物固態(tài)電解質(zhì)包括li6ps5x，其中，x包括cl、br、i中的至少一種；
14、所述thio-lision型硫化物固態(tài)電解質(zhì)包括(100-x)li2s-xp2s5，li4-ya-ybys4，li4sns4和x摻雜的thio-lision型硫化物固態(tài)電解質(zhì)，其中0＜x＜100，a包括ge和si中的至少一種，b包括p、al或zn中的至少一種，0＜y＜1，x包括i、br中的至少一種。
15、另一方面，提供如上所述的固態(tài)電解質(zhì)膜的制備方法，所述制備方法包括：
16、提供電解質(zhì)漿料、離子導(dǎo)電粘結(jié)劑膠液、聚合物單體溶液和聚合物引發(fā)劑溶液；
17、將所述電解質(zhì)漿料、所述離子導(dǎo)電粘結(jié)劑、所述聚合物單體溶液和所述聚合物引發(fā)劑溶液按配比混合，進行研磨并分散，得到混合溶液；
18、將所述混合溶液涂布在底板上，加熱，得到固態(tài)電解質(zhì)膜。
19、可能的實施方式中，所述電解質(zhì)漿料包括電解質(zhì)材料和溶劑，所述電解質(zhì)材料在電解質(zhì)漿料中的質(zhì)量占比為20％-50％。
20、可能的實施方式中，所述離子導(dǎo)電粘結(jié)劑膠液包括粘結(jié)劑、鋰鹽和溶劑，所述離子導(dǎo)電粘結(jié)劑滿足下述特征中的至少之一：
21、所述粘結(jié)劑和所述鋰鹽在所述離子導(dǎo)電粘結(jié)劑膠液中的質(zhì)量占比為5％-10％；
22、所述溶劑包括二甲苯、三甲苯、氯苯、二氯苯、三氯苯、異丁酸異丁酯、乙酸丁酯、苯甲醚、二丁醚中的至少一種。
23、可能的實施方式中，所述聚合物單體溶液包括聚合物單體、鋰鹽和溶劑，所述聚合物單體溶液滿足下述特征中的至少之一：
24、所述聚合物單體和所述鋰鹽的質(zhì)量比為99.5-99.7:0.3-0.5；
25、所述聚合物單體和所述鋰鹽在所述聚合物單體溶液中的質(zhì)量占比為40％-60％；
26、所述溶劑包括二甲苯、三甲苯、氯苯、二氯苯、三氯苯、異丁酸異丁酯、乙酸丁酯、苯甲醚、二丁醚中的至少一種。
27、可能的實施方式中，所述聚合物引發(fā)劑溶液包括聚合物引發(fā)劑和溶劑，所述聚合物引發(fā)劑溶液至少滿足下述特征中的至少之一：
28、所述聚合物引發(fā)劑在所述聚合物引發(fā)劑溶液中的質(zhì)量占比為10％-50％；
29、所述聚合物引發(fā)劑包括過氧化苯甲酰、過氧化二碳酸二異丙酯、偶氮二異丁腈和三(三氟甲基-磺酸)鋁中的至少一種。
30、可能的實施方式中，所述制備方法滿足下述特征中的至少之一：
31、所述電解質(zhì)材料、所述離子導(dǎo)電粘結(jié)劑、所述聚合物單體和所述聚合物引發(fā)劑的質(zhì)量比為90-98:1-9:0.1-0.5:0.1-0.5；
32、所述混合溶液的固體含量為30％-50％；
33、所述混合和所述研磨分散過程在10-20℃條件下進行；
34、所述加熱溫度為90-120℃；
35、所述加熱時間為10-16h。
36、基于上述技術(shù)方案，本申請具有以下有益效果：
37、1.本申請在固態(tài)電解質(zhì)膜中加入離子導(dǎo)電粘結(jié)劑，該離子導(dǎo)電粘結(jié)劑包括粘結(jié)劑和鋰鹽，有利于提高電解質(zhì)顆粒之間粘結(jié)力，以提高電解質(zhì)膜的機械穩(wěn)定性；由于鋰鹽的加入，賦予粘結(jié)劑離子導(dǎo)電性，增加了固態(tài)電解質(zhì)膜中的離子傳輸通道，并且縮短了離子傳輸?shù)穆窂剑M而提升固態(tài)電解質(zhì)膜的離子電導(dǎo)率。
38、2.本申請的固態(tài)電解質(zhì)膜在成膜過程中，聚合物單體通過原位聚合反應(yīng)得到聚合物，與離子導(dǎo)電粘結(jié)劑共同作用，在固態(tài)電解質(zhì)膜中形成自支撐結(jié)構(gòu)，為固態(tài)電解質(zhì)膜提供機械支撐作用，有利于提高固態(tài)電解質(zhì)膜的機械穩(wěn)定性；并且聚合物和導(dǎo)電離子粘結(jié)劑能夠填充電解質(zhì)顆粒的間隙，降低固態(tài)電解質(zhì)膜的孔隙率，并提高固態(tài)電解質(zhì)膜的柔韌性，使得固態(tài)電解質(zhì)膜在壓實過程中能夠承受更高的壓力，有利于提高固態(tài)電解質(zhì)膜的壓實密度，降低固態(tài)電解質(zhì)膜與正負極接觸的界面阻抗，進而提升電池的電化學(xué)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種固態(tài)電解質(zhì)膜，其特征在于，所述固態(tài)電解質(zhì)膜包括電解質(zhì)材料、離子導(dǎo)電粘結(jié)劑和聚合物，所述離子導(dǎo)電粘結(jié)劑包括粘結(jié)劑和鋰鹽，所述聚合物由聚合物單體在成膜過程中原位聚合得到。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)電解質(zhì)膜，其特征在于，所述固態(tài)電解質(zhì)膜滿足下述特征中的至少之一：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)電解質(zhì)膜，其特征在于，所述固態(tài)電解質(zhì)膜的厚度為5-100μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的固態(tài)電解質(zhì)膜，其特征在于，所述固態(tài)電解質(zhì)膜滿足下述特征中的至少之一：
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的固態(tài)電解質(zhì)膜，其特征在于，所述電解質(zhì)材料滿足下述特征中的至少之一：
6.如權(quán)利要求1-5中任一項所述的固態(tài)電解質(zhì)膜的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述電解質(zhì)漿料包括電解質(zhì)材料和溶劑，所述電解質(zhì)材料在電解質(zhì)漿料中的質(zhì)量占比為20％-50％。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述離子導(dǎo)電粘結(jié)劑膠液包括粘結(jié)劑、鋰鹽和溶劑，所述離子導(dǎo)電粘結(jié)
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述聚合物單體溶液包括聚合物單體、鋰鹽和溶劑，所述聚合物單體溶液滿足下述特征中的至少之一：
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述聚合物引發(fā)劑溶液包括聚合物引發(fā)劑和溶劑，所述聚合物引發(fā)劑溶液至少滿足下述特征中的至少之一：
11.根據(jù)權(quán)利要求6-10中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法滿足下述特征中的至少之一：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種固態(tài)電解質(zhì)膜，其特征在于，所述固態(tài)電解質(zhì)膜包括電解質(zhì)材料、離子導(dǎo)電粘結(jié)劑和聚合物，所述離子導(dǎo)電粘結(jié)劑包括粘結(jié)劑和鋰鹽，所述聚合物由聚合物單體在成膜過程中原位聚合得到。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)電解質(zhì)膜，其特征在于，所述固態(tài)電解質(zhì)膜滿足下述特征中的至少之一：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)電解質(zhì)膜，其特征在于，所述固態(tài)電解質(zhì)膜的厚度為5-100μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的固態(tài)電解質(zhì)膜，其特征在于，所述固態(tài)電解質(zhì)膜滿足下述特征中的至少之一：
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的固態(tài)電解質(zhì)膜，其特征在于，所述電解質(zhì)材料滿足下述特征中的至少之一：
6.如權(quán)利要求1-5中任一項所述的固態(tài)電解質(zhì)膜的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：<...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：葛康，張秩華，黃曉，周劍光，趙嫣然，張瑩瑩，
申請(專利權(quán))人：中汽創(chuàng)智科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。