一种多层复合固态电解质及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多层复合固态电解质及其制备方法，所述的多层复合固态电解质是由支撑层、正向复合胶层以及负向复合胶层组成，所述的支撑层包括支撑基体、无机陶瓷固态电解质、胶黏剂，所述的正向复合胶层包括聚合物A、锂盐、无机陶瓷固态电解质，所述的负向复合胶层包括聚合物B、锂盐、无机陶瓷固态电解质。本发明专利技术可明显提高复合固态电解质的机械强度，降低电池短路的风险；同时高含量的无机陶瓷固态电解质显著地提高离子电导率，此外正负极的相容性得到提高，可保证电池在高温高压下稳定进行。复合固态电解质朝向负极面采用传统的聚氧乙烯，与锂金属负极具有较好的相容性，切具有较高的离子导电率，同时避免直接接触正极而被高压氧化。高压氧化。

【技术实现步骤摘要】
一种多层复合固态电解质及其制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池固态电解质
，具体涉及到一种多层复合固态电解质及其制备方法。

技术介绍

[0002]现今，锂离子电池生产商不断的追求电池能量密度的提升，但是在这个过程中，安全问题一直制约着高能量密度锂离子电池的前进。如今，所采用的商用锂离子电池使用了易燃的有机电解质及有机溶剂，容易引发安全问题，导致电动汽车发生火灾，因此用不可燃的无机、陶瓷固体电解质取代有机电解质，组装全固态锂离子电池，有望最终解决锂离子电池的安全问题并提升锂离子电池的能量密度。
[0003]目前对于固态电解质的研究，主要有三个类别：一是有机聚合物电解质，二是无机固体电解质，三是有机聚合物与无机固体电解质复合而成的复合电解质。有机聚合物电解质的电池易加工，可基本沿用现有的锂离子电池工艺，但是室温电导率低；无机固体电解质的室温电导率较高，但是材料成本较高，且电池工艺复杂，需要开发很多全新的电池生产设备，导致成本进一步升高；复合电解质膜具备有机聚合物电解质的易加工性能，并可一定程度上提高室温电导率，但是存在机械强度差导致膜容易破裂造成电池短路、与正负极界面相容性较差导致电池内阻较高、循环性能差的缺点，且室温电导率也有待进一步提高。基于上述问题，急需开发一种新的固态电解质以满足现阶段的需求。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种多层复合固态电解质及其制备方法，旨在提供一种多层复合固态电解质，改善固态电解质离子电导率、机械性能、热稳定性以及与正负极的相容性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种多层复合固态电解质，所述的多层复合固态电解质是由支撑层、正向复合胶层以及负向复合胶层组成，所述的支撑层包括支撑基体、无机陶瓷固态电解质、胶黏剂，所述的正向复合胶层包括聚合物A、锂盐、无机陶瓷固态电解质，所述的负向复合胶层包括聚合物B、锂盐、无机陶瓷固态电解质。
[0006]所述的支撑基体为PVDF纤维膜、含氟聚酰亚胺纤维膜、玻璃纤维布中的一种或多种。进一步地，所述的支撑基体为含氟聚酰亚胺纤维膜、玻璃纤维布中的一种或多种。
[0007]所述的支撑层胶黏剂为聚偏氟乙烯、、聚四氟乙烯、聚氧乙烯、聚酰亚胺中的一种或多种。进一步地，所述的支撑层胶黏剂选自聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚酰亚胺中的一种或多种。
[0008]所述的无机陶瓷固态电解质为锂镧钛氧、锂镧锆氧和钽掺杂的锂镧锆氧中的一种或几种。进一步地，所述的无机陶瓷固态电解质选自锂镧锆氧和钽掺杂的锂镧锆氧中的一种或多种。
[0009]所述的锂盐为双（三氟甲基磺酰）亚胺锂、二氟甲基磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、高氯酸锂中的一种或多种。进一步地，所述的锂盐选自双（三氟甲基磺酰）亚胺锂、二氟甲基磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂中的一种或多种。
[0010]所述的聚合物A为聚甲基丙烯酰胺、聚酰亚胺中的一种或多种，所述的聚合物B为聚氧乙烯。进一步地，所述的聚合物A选自聚甲基丙烯酰胺，所述的聚合物B选自聚氧乙烯。
[0011]所述的正向复合胶层厚度为1~10μm，所述的负向复合胶层厚度为1~10μm。进一步地，所述的正向复合胶层厚度为1~5μm，所述的负向复合胶层厚度为1~5μm。
[0012]所述的支撑层中无机陶瓷固态电解质、胶黏剂质量百分比为20~80%：80~20%。进一步地，所述的支撑层中无机陶瓷固态电解质、胶黏剂质量百分比为30~70%：70~30%。
[0013]所述的正向复合胶层中聚合物A、锂盐、无机陶瓷固态电解质量百分比为30~70%：10~30%：5~10%，所述的负向复合胶层中聚合物B、锂盐、无机陶瓷固态电解质质量百分比为30~70%：10~30%：5~10%。进一步地，所述的正向复合胶层中聚合物A、锂盐、无机陶瓷固态电解质量百分比为30~70%：20~30%：5~10%，所述的负向复合胶层中聚合物B、锂盐、无机陶瓷固态电解质质量百分比为30~70%：20~30%：5~10%。
[0014]一种如上所述的多层复合固态电解质及其制备方法包括以下步骤：S1：将无机陶瓷固态电解质和胶黏剂混合分散均匀，然后涂覆渗透到支撑基体中，然后烘干，在50~100℃条件下，采用5~15Mpa的压力热压1~5min；S2：将聚合物A溶解于有机溶剂中，然后分别加入当量的锂盐和无机陶瓷固态电解质分散均匀，涂覆在上述S1中支撑层的一面，然后烘干；S3：将聚合物B溶解于有机溶剂中，然后分别加入当量的锂盐和无机陶瓷固态电解质分散均匀，涂覆在上述S1中支撑层的另一面，烘干即可得到多层复合固态电解质。
[0015]按照本专利技术的另一方面，提供了一种聚合物固态电解质，其由所述的制备方法制备。
[0016]本专利技术的有益效果在于：（1） 本专利技术采用高强度支撑基体，可明显提高复合固态电解质的机械强度，降低电池短路的风险；同时将高含量的无机陶瓷固态电解质渗透进支撑基体中，显著地提高离子电导率；（2） 本专利技术的复合固态电解质朝向正极面采用聚甲基丙烯酰胺为载体，与正极相容性好，可保证电池在高温高压下稳定进行，而复合固态电解质朝向负极面采用传统的聚氧乙烯，与锂金属负极具有较好的相容性，切具有较高的离子导电率，同时避免直接接触正极而被高压氧化。
具体实施方式
[0017]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本专利技术的保护范围有任何的限制作用。
[0018]实施例1：S1：将60%的锂镧锆氧固态电解质和40%的聚酰亚胺胶黏剂混合分散均匀，然后涂覆渗透到含氟聚酰亚胺纤维膜中，然后烘干，在70℃条件下，采用10Mpa的压力热压3min；S2：将70%聚甲基丙烯酰胺溶解于有机溶剂中，然后分别加入20%的二氟甲基磺酰亚胺
锂和10%锂镧锆氧分散均匀，涂覆在上述S1中支撑层的一面，然后烘干；S3：将70%聚氧乙烯溶解于有机溶剂中，然后分别加入20%的二氟甲基磺酰亚胺锂和10%锂镧锆氧分散均匀，涂覆在上述S1中支撑层的另一面，烘干即可得到多层复合固态电解质。
[0019]实施例2：S1：将70%的锂镧锆氧固态电解质和30%的聚酰亚胺胶黏剂混合分散均匀，然后涂覆渗透到含氟聚酰亚胺纤维膜中，然后烘干，在70℃条件下，采用10Mpa的压力热压3min；S2：将70%聚甲基丙烯酰胺溶解于有机溶剂中，然后分别加入20%的二氟甲基磺酰亚胺锂和10%锂镧锆氧分散均匀，涂覆在上述S1中支撑层的一面，然后烘干；S3：将70%聚氧乙烯溶解于有机溶剂中，然后分别加入20%的二氟甲基磺酰亚胺锂和10%锂镧锆氧分散均匀，涂覆在上述S1中支撑层的另一面，烘干即可得到多层复合固态电解质。
[0020]实施例3：S1：将50%的锂镧锆氧固态电解质和50%的聚酰亚胺胶黏剂混合分散均匀，然后涂覆渗透到含氟聚酰亚胺纤维膜中，然后烘干，在70℃条件下，采用10Mpa的压力热压3min；S2：将70%聚甲基丙烯酰胺溶解于有机溶剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层复合固态电解质，其特征在于，所述多层复合固态电解质是由支撑层、正向复合胶层以及负向复合胶层组成，所述的支撑层包括支撑基体、无机陶瓷固态电解质、胶黏剂，所述的正向复合胶层包括聚合物A、锂盐、无机陶瓷固态电解质，所述的负向复合胶层包括聚合物B、锂盐、无机陶瓷固态电解质。2.根据权利要求1所述的一种多层复合固态电解质，其特征在于，所述的支撑基体为PVDF纤维膜、含氟聚酰亚胺纤维膜、玻璃纤维布中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种多层复合固态电解质，其特征在于，所述的支撑层胶黏剂为聚偏氟乙烯、、聚四氟乙烯、聚氧乙烯、聚酰亚胺中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种多层复合固态电解质，其特征在于，所述的无机陶瓷固态电解质为锂镧钛氧、锂镧锆氧和钽掺杂的锂镧锆氧中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的一种多层复合固态电解质，其特征在于，所述的锂盐为双（三氟甲基磺酰）亚胺锂、二氟甲基磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、高氯酸锂中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的一种多层复合固态电解质，其特征在于，所述的聚合物A为聚甲基丙烯酰胺、聚酰亚胺中的一种或多种，所述的聚合物B为聚氧乙烯。7.根据权利要求1所述的一种多层复合固态电...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔日俊，李国敏，
申请(专利权)人：深圳格林德能源集团有限公司，
类型：发明
国别省市：