【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鋰離子電池，具體涉及一種復合電解質膜及其制備方法以及在鋰離子電池中的應用。
技術介紹
1、用于鋰離子電池的隔膜材料通常包括聚合物電解質(如陶瓷和玻璃)、氧化物電解質等。聚合物電解質雖然具有良好的機械靈活性和與電極的接觸緊密，而且很容易制備成薄膜，但通常在室溫下離子電導率低、電化學穩定性不足和耐火性差，嚴重限制了其實際應用。氧化物電解質由于其不燃性、高離子電導率、寬的電化學窗口和良好的化學穩定性，在高安全性鋰金屬電池方面具有巨大的應用潛力。然而，陶瓷型氧化物電解質與電極的界面接觸差，通常厚而脆，不能滿足實際應用的薄柔性薄膜的要求。
2、近年來，聚合物與陶瓷的復合電解質不僅保持了良好的柔韌性還兼具較高的離子電導率，得到了廣泛的研究和發展。但是，現有的復合電解質膜通常需要采用有溶劑參與的濕法制備方式，并且難以同時得到更高的電解質含量和良好的機械性能。
技術實現思路
1、為了解決上述技術問題，本專利技術第一方面提供了一種復合電解質膜，該復合電解質膜包括鋰鹽、第一氧化物電解質、第二氧化物電解質、硬脂酸、任選的聚氧化乙烯、任選的聚四氟乙烯和任選的增塑劑；
2、其中，所述第一氧化物電解質的d50為10-200nm，所述第二氧化物電解質的d50為500nm-5μm，且所述第一氧化物電解質與所述第二氧化物電解質的重量比為1：1-3，優選為1：1.5-2；
3、所述聚氧化乙烯的分子量為500萬以上。
4、在一些具體實施方式中，所述第一氧化物
5、在一些具體實施方式中，所述第一氧化物電解質和所述第二氧化物電解質各自獨立地選自鋰鑭鋯氧、鋰鑭鋯鉭氧、鋰鑭鈦氧、磷酸鍺鋁鋰中的一種或多種；更優選地，所述第一氧化物電解質和所述第二氧化物電解質各自獨立地還含有選自鋁、鎵、鉭中的一種或多種的摻雜元素。
6、在一些具體實施方式中，所述鋰鹽選自雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰(litfsi)、高氯酸鋰(liclo4)、六氟砷酸鋰(liasf6)、四氟硼酸鋰(libf4)、六氟磷酸鋰(lipf6)、三氟甲基磺酸鋰(licf3so3)、二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰(lin(cf3so2)2)、雙草酸硼酸鋰(libob)、雙氟磺酰亞胺鋰(lifsi)、二氟草酸硼酸鋰(lidfob)中的一種或多種。
7、在一些具體實施方式中，所述聚氧化乙烯的分子量為600萬-800萬。
8、在一些具體實施方式中，所述聚四氟乙烯為分散性聚四氟乙烯。
9、在一些具體實施方式中，相對于所述復合電解質膜的總重量，所述第一氧化物電解質與所述第二氧化物電解質的合計重量占50-98％，優選為60-90％。
10、在一些具體實施方式中，相對于所述復合電解質膜的總重量，所述鋰鹽的重量占1-10％，優選為2-7％。
11、在一些具體實施方式中，相對于所述復合電解質膜的總重量，硬脂酸的重量占0.1-2％、優選0.2-1％；和/或聚氧化乙烯的重量占0-10％、優選1-10％、更優選2-6％；和/或聚四氟乙烯的重量占0-5％、優選0.1-5％、更優選0.2-1％。
12、本專利技術第二方面提供一種復合電解質膜的制備方法，該制備方法包括：將電解質混合物進行加壓成型，得到復合電解質膜；
13、其中，所述電解質混合物含有鋰鹽、第一氧化物電解質、第二氧化物電解質、硬脂酸、任選的聚氧化乙烯、任選的聚四氟乙烯以及任選的增塑劑；
14、所述第一氧化物電解質的d50為10-200nm，所述第二氧化物電解質的d50為500nm-5μm，且所述第一氧化物電解質與所述第二氧化物電解質的重量比為1：1-3，優選為1：1.5-2；
15、所述聚氧化乙烯的分子量為500萬以上。
16、在一些具體實施方式中，所述第一氧化物電解質的d50為50-150nm，所述第二氧化物電解質的d50為600nm-2μm。
17、在一些具體實施方式中，所述第一氧化物電解質和所述第二氧化物電解質各自獨立地選自鋰鑭鋯氧、鋰鑭鋯鉭氧、鋰鑭鈦氧、磷酸鍺鋁鋰中的一種或多種；更優選地，所述第一氧化物電解質和所述第二氧化物電解質各自獨立地還含有選自鋁、鎵、鉭中的一種或多種的摻雜元素。
18、在一些具體實施方式中，所述鋰鹽選自雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰(litfsi)、高氯酸鋰(liclo4)、六氟砷酸鋰(liasf6)、四氟硼酸鋰(libf4)、六氟磷酸鋰(lipf6)、三氟甲基磺酸鋰(licf3so3)、二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰(lin(cf3so2)2)、雙草酸硼酸鋰(libob)、雙氟磺酰亞胺鋰(lifsi)、二氟草酸硼酸鋰(lidfob)中的一種或多種。
19、在一些具體實施方式中，所述聚氧化乙烯的分子量為600-800萬。
20、在一些具體實施方式中，所述聚四氟乙烯為分散性聚四氟乙烯。
21、在一些具體實施方式中，相對于所述電解質混合物的總重量，所述第一氧化物電解質與所述第二氧化物電解質的合計重量占50-98％，優選為60-90％。
22、在一些具體實施方式中，相對于所述電解質混合物的總重量，所述鋰鹽的重量占1-10％，優選為2-7％。
23、在一些具體實施方式中，相對于所述電解質混合物的總重量，硬脂酸的重量占0.1-2％、優選0.2-1％；和/或聚氧化乙烯的重量占0-10％、優選1-10％、更優選2-6％；和/或聚四氟乙烯的重量占0-5％、優選0.1-5％、更優選0.2-1％。
24、在一些具體實施方式中，所述電解質混合物的制備方法包括如下步驟：
25、(1)將第一氧化物電解質、第二氧化物電解質和硬脂酸進行第一混合，得到第一混合物；
26、(2)將步驟(1)得到的第一混合物與鋰鹽、任選的增塑劑進行第二混合，得到第二混合物；
27、(3)將步驟(2)得到的第二混合物與任選的聚氧化乙烯進行第三混合，得到第三混合物；
28、(4)任選地，將步驟(3)得到的第三混合物與聚四氟乙烯進行第四混合，得到第四混合物。
29、在一些具體實施方式中，第一混合至第四混合均采用研磨的方式進行。
30、在一些具體實施方式中，所述研磨的條件包括：轉速為5000rpm以上，優選6000-10000rpm；時間為2min以上，優選為2-10min。
31、在一些具體實施方式中，所述加壓成型的條件包括：溫度為20-80℃，優選50-80℃。
32、本專利技術第三方面提供上述本專利技術的復合電解質膜或者上述本專利技術的的制備方法制得的復合電解質膜在鋰離子電池中的應用。
33、專利技術的有益效果
34、硬脂酸(sa)作為一種潤滑劑、分散劑、表面改性劑等被廣泛應用于塑料和橡膠中。在本專利技術中，專利技術人創造性地將sa應用于復合固態電解質制備中。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種復合電解質膜，其特征在于，該復合電解質膜包括鋰鹽、第一氧化物電解質、第二氧化物電解質、硬脂酸、任選的聚氧化乙烯、任選的聚四氟乙烯和任選的增塑劑；
2.根據權利要求1所述的復合電解質膜，其中，所述第一氧化物電解質的D50為50-150nm，所述第二氧化物電解質的D50為600nm-2μm。
3.根據權利要求1所述的復合電解質膜，其中，所述第一氧化物電解質和所述第二氧化物電解質各自獨立地選自鋰鑭鋯氧、鋰鑭鋯鉭氧、鋰鑭鈦氧、磷酸鍺鋁鋰中的一種或多種；更優選地，所述第一氧化物電解質和所述第二氧化物電解質各自獨立地還含有選自鋁、鎵、鉭中的一種或多種的摻雜元素。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的復合電解質膜，其中，所述鋰鹽選自雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰(LiTFSI)、高氯酸鋰(LiClO4)、六氟砷酸鋰(LiAsF6)、四氟硼酸鋰(LiBF4)、六氟磷酸鋰(LiPF6)、三氟甲基磺酸鋰(LiCF3SO3)、二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰(LiN(CF3SO2)2)、雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)、二氟草酸硼酸鋰(LiDFOB)中
5.根據權利要求1-4中任一項所述的復合電解質膜，其中，所述聚氧化乙烯的分子量為600萬-800萬；優選地，所述聚四氟乙烯為分散性聚四氟乙烯。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的復合電解質膜，其中，相對于所述復合電解質膜的總重量，所述第一氧化物電解質與所述第二氧化物電解質的合計重量占50-98％，優選為60-90％；
7.一種復合電解質膜的制備方法，其特征在于，該制備方法包括：將電解質混合物進行加壓成型，得到復合電解質膜；
8.根據權利要求7所述的制備方法，其中，所述第一氧化物電解質的D50為50-150nm，所述第二氧化物電解質的D50為600nm-2μm。
9.根據權利要求7或8所述的制備方法，其中，所述第一氧化物電解質和所述第二氧化物電解質各自獨立地選自鋰鑭鋯氧、鋰鑭鋯鉭氧、鋰鑭鈦氧、磷酸鍺鋁鋰中的一種或多種；更優選地，所述第一氧化物電解質和所述第二氧化物電解質各自獨立地還含有選自鋁、鎵、鉭中的一種或多種的摻雜元素。
10.根據權利要求7-9中任一項所述的制備方法，其中，所述鋰鹽選自雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰(LiTFSI)、高氯酸鋰(LiClO4)、六氟砷酸鋰(LiAsF6)、四氟硼酸鋰(LiBF4)、六氟磷酸鋰(LiPF6)、三氟甲基磺酸鋰(LiCF3SO3)、二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰(LiN(CF3SO2)2)、雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)、二氟草酸硼酸鋰(LiDFOB)中的一種或多種。
11.根據權利要求7-10中任一項所述的制備方法，其中，所述聚氧化乙烯的分子量為600-800萬；
12.根據權利要求7-11中任一項所述的制備方法，其中，相對于所述電解質混合物的總重量，所述第一氧化物電解質與所述第二氧化物電解質的合計重量占50-98％，優選為60-90％；
13.根據權利要求7-12中任一項所述的制備方法，其中，所述電解質混合物的制備方法包括如下步驟：
14.根據權利要求6-11中任一項所述的制備方法，其中，所述加壓成型的條件包括：溫度為20-80℃，優選50-80℃。
15.權利要求1-6中任一項所述的復合電解質膜或者權利要求7-14中任一項所述的制備方法制得的復合電解質膜在鋰離子電池中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種復合電解質膜，其特征在于，該復合電解質膜包括鋰鹽、第一氧化物電解質、第二氧化物電解質、硬脂酸、任選的聚氧化乙烯、任選的聚四氟乙烯和任選的增塑劑；
2.根據權利要求1所述的復合電解質膜，其中，所述第一氧化物電解質的d50為50-150nm，所述第二氧化物電解質的d50為600nm-2μm。
3.根據權利要求1所述的復合電解質膜，其中，所述第一氧化物電解質和所述第二氧化物電解質各自獨立地選自鋰鑭鋯氧、鋰鑭鋯鉭氧、鋰鑭鈦氧、磷酸鍺鋁鋰中的一種或多種；更優選地，所述第一氧化物電解質和所述第二氧化物電解質各自獨立地還含有選自鋁、鎵、鉭中的一種或多種的摻雜元素。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的復合電解質膜，其中，所述鋰鹽選自雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰(litfsi)、高氯酸鋰(liclo4)、六氟砷酸鋰(liasf6)、四氟硼酸鋰(libf4)、六氟磷酸鋰(lipf6)、三氟甲基磺酸鋰(licf3so3)、二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰(lin(cf3so2)2)、雙草酸硼酸鋰(libob)、雙氟磺酰亞胺鋰(lifsi)、二氟草酸硼酸鋰(lidfob)中的一種或多種。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的復合電解質膜，其中，所述聚氧化乙烯的分子量為600萬-800萬；優選地，所述聚四氟乙烯為分散性聚四氟乙烯。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的復合電解質膜，其中，相對于所述復合電解質膜的總重量，所述第一氧化物電解質與所述第二氧化物電解質的合計重量占50-98％，優選為60-90％；
7.一種復合電解質膜的制備方法，其特征在于，該制備方法包括：將電解質混合物進行加壓成型，得到復合電解質膜；
8.根據權利要求7...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳霖，楊文科，
申請(專利權)人：深圳欣界能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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