固态电解质薄膜及固态电池制造技术

一种固态电解质薄膜包括第一锂盐、第一高分子、第二高分子及固态电解质。第一高分子的分子量介于60000g/mol至1800000g/mol之间。第二高分子具有颗粒状。固态电解质具有颗粒状，且固态电解质的(D50)介于50纳米至2微米之间。经由上述配置，固态电解质薄膜在室温条件下可具有较高的离子电导率，进而提升固态电池整体的效能。此外，固态电解质薄膜的配置还可大幅提升固态电池的工艺便利性。提升固态电池的工艺便利性。提升固态电池的工艺便利性。

【技术实现步骤摘要】
固态电解质薄膜及固态电池


[0001]本揭露内容是有关于一种固态电解质薄膜及包括所述固态电解质薄膜的固态电池。

技术介绍

[0002]随着科技的日新月异，各式各样的可携式电池逐渐问世，人们对于可携式电池的高性能及轻量化等需求也越来越高。随着这些需求日益强烈，锂离子型电池基于其能量密度高且能够迅速充电等特点而得到人们的高度关注及广泛使用。对于锂离子型电池而言，常使用液态电解质来作为电池的导电材料，但液态电解质具有液漏的危险或者缺少长时间的稳定性的缺点以及易腐蚀、易燃烧、安全性差与可靠性低等问题，无法满足安全性方面的要求。
[0003]有鉴于此，固态电解质逐渐取代较为危险的液态电解质。然而，固态电解质仍存在着许多问题，例如，固态电解质在室温条件下的离子电导率不高、固态电解质与正负电极之间接口阻抗较大等问题。因此，如何有效改善固态电解质的上述缺点，实为目前业界研发的重点。

技术实现思路

[0004]根据本揭露的一些实施方式，一种固态电解质薄膜包括第一锂盐、第一高分子、第二高分子及固态电解质。第一高分子的重量平均分子量介于60000g/mol至1800000g/mol之间。第二高分子具有颗粒状。固态电解质具有颗粒状，且固态电解质的粒径(D50)介于50纳米至2微米之间。
[0005]在本揭露的一些实施方式中，第一锂盐、第一高分子、第二高分子以及固态电解质的重量比为16至25:26至34:5至20:10至40。
[0006]在本揭露的一些实施方式中，第一高分子为含氟高分子。
[0007]在本揭露的一些实施方式中，第一高分子的熔点介于160℃至175℃之间，且第一高分子的热稳定温度介于300℃至400℃之间。
[0008]在本揭露的一些实施方式中，第一锂盐包括氟化锂、双氟磺酼亚胺锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双(全氟乙基磺酰亚胺)锂、二草酸硼酸锂或其组合。
[0009]在本揭露的一些实施方式中，第一高分子包括聚偏二氟乙烯、聚偏氟乙烯
‑
六氟丙烯共聚物或其组合，且第二高分子包括聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、三氟化硼
‑
乙醚络合物、聚乙二醇、聚乙二醇二缩水甘油醚或其组合。
[0010]在本揭露的一些实施方式中，固态电解质包括锂镧锆氧、锂镧锆钽氧、锂镧钛氧、锂镧钽氧、磷酸钛锂铝或其组合。
[0011]在本揭露的一些实施方式中，第一高分子具有第一重量平均分子量、第二重量平均分子量及第三重量平均分子量，第一重量平均分子量介于800000g/mol至1000000g/mol之间，第二重量平均分子量介于1300000g/mol至1500000g/mol之间，且第三重量平均分子
的取向，取决于附图的特定取向。类似地，若一个附图中的装置翻转，则被描述为在其它元件“下”或“下方”的元件将被定向为在其它元件“上方”。因此，示例性术语“下”或“下面”可以包括上方和下方的取向。
[0023]本揭露内容提供一种固态电解质薄膜及包括所述固态电解质薄膜的固态电池。由于本揭露的固态电解质薄膜包括锂盐、两种类型的高分子及具有特定粒径的固态电解质，因此固态电解质薄膜可具有较高的离子电导率。此外，通过使用离子电导能力与固态电解质薄膜相近的凝胶结构将电极(正/负极)与固态电解质薄膜紧密地结合，可使固态电解质薄膜与电极之间具有较低的接口阻抗，有利于离子在界面的传导。如此一来，即便在室温(例如，介于20℃至60℃之间的温度范围)的条件下，固态电解质仍可具有良好的效能。
[0024]请参阅图1，其绘示根据本揭露一些实施方式的固态电池100的截面示意图。本揭露的固态电池100包括负极、正极以及固态电解质薄膜130，其中负极可例如包含负极材料层110以及负极集电体140，而正极可例如包含正极材料层120以及正极集电体150。在一些实施方式中，负极可包括例如是石墨、介相碳微球、硅碳、硅氧碳、锂金属、锂合金、钛酸锂(简称LTO)或其组合的负极材料S1的负极材料层110以及例如是铜箔的负极集电体140，而正极可包括例如是镍钴锰(简称NCM)、镍钴锰铝(简称NCMA)、钴酸锂(简称LCO)、锂镍锰氧(简称LNMO)、锰酸锂(简称LMO)、镍钴铝(简称NCA)、磷酸铁锂(LiFePO4，简称LFP)、磷酸锰铁锂(简称LMFP)或其组合的正极材料S2的正极材料层120以及例如是铝箔的正极集电体150。在一些实施方式中，负极及正极分别设置于固态电解质薄膜130的相对两表面(例如，第一表面131及第二表面133)，详细而言，负极材料层110及正极材料层120将固态电解质薄膜130夹置于其间，且负极集电体140及正极集电体150将负极材料层110、正极材料层120及固态电解质薄膜130夹置于其间。
[0025]在一些实施方式中，固态电池100可进一步包括凝胶结构160以及缓冲结构170。凝胶结构160可设置于正极材料层120与固态电解质薄膜130之间，并且缓冲结构170可设置于负极材料层110与固态电解质薄膜130之间。在一些实施方式中，缓冲结构170等同于凝胶结构160，即，凝胶结构160不仅可设置于正极材料层120与固态电解质薄膜130之间，还可设置于负极材料层110与固态电解质薄膜130之间。在其他实施方式中，缓冲结构170为离子液体(将于下文中进一步说明)。本揭露的固态电池100大致上的结构如前文及图1所示，在以下叙述中，将进一步针对固态电池100中固态电解质薄膜130、凝胶结构160及缓冲结构170的细节进行更详细的说明。需说明的是，为清楚起见，图1将固态电池100绘示中的部分元件绘示成彼此分离，但在实际的固态电池100结构中，各元件为彼此紧密结合的。
[0026]在一些实施方式中，固态电解质薄膜130包括第一锂盐、第一高分子、第二高分子以及固态电解质，且第一锂盐、第一高分子、第二高分子及固态电解质彼此均匀地混合。具体而言，第一锂盐可例如是氟化锂(LiF)、双氟磺酼亚胺锂(LiO4NS2F2，简称LiFSI)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiN(CF3SO2)2，简称LiTFSI)、双(全氟乙基磺酰亚胺)锂(Li(C2F5SO2)2N，简称LiBETI)、二草酸硼酸锂(LiB(C2O4)2)，简称LiBOB)或其组合；第一高分子可例如是聚偏二氟乙烯(polyvinylidene difluoride，简称PVDF)、聚偏氟乙烯
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六氟丙烯共聚物(polyvinylidene fluoride
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hexafluoropropylene copolymer，简称PVDF
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HFP)或其组合；第二高分子例如是聚丙烯酸(poly(acrylic acid)，简称PAA)、聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate，简称PMMA)、三氟化硼
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乙醚络合物(BF3·
OEt2)、聚乙二醇二缩水甘
油醚(diepoxy
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poly(ethylene glycol)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固态电解质薄膜，其特征在于，包括：第一锂盐；第一高分子，其中该第一高分子的重量平均分子量介于60000g/mol至1800000g/mol之间；第二高分子，其中该第二高分子具有颗粒状；以及固态电解质，其中该固态电解质具有颗粒状，且该固态电解质的粒径(D50)介于50纳米至2微米之间。2.根据权利要求1所述的固态电解质薄膜，其中该第一锂盐、该第一高分子、该第二高分子及该固态电解质的重量比为16～25:26～34:5～20:10～40。3.根据权利要求1或2所述的固态电解质薄膜，其中该第一高分子为含氟高分子。4.根据权利要求1或2所述的固态电解质薄膜，其中该第一高分子的熔点介于160℃至175℃之间，且该第一高分子的热稳定温度介于300℃至400℃之间。5.根据权利要求1或2所述的固态电解质薄膜，其中该第一锂盐包括氟化锂、双氟磺酼亚胺锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双(全氟乙基磺酰亚胺)锂、二草酸硼酸锂或其组合。6.根据权利要求1或2所述的固态电解质薄膜，其中该第一高分子包括聚偏二氟乙烯、聚偏氟乙烯
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六氟丙烯共聚物或其组合，且该第二高分子包括聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、三氟化硼
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乙醚络合物、聚乙二醇、聚乙二醇二缩水甘油醚或其组合。7.根据权利要求1或2所述的固态电解质薄膜，其中该固态电解质包括锂镧锆氧、锂镧锆钽氧、锂镧钛氧、锂镧钽氧、磷酸钛锂铝或其组合。8.根据权利要求1或2所述的固态电解质薄膜，其中该第一高分子具有第一重量平均分子量、第二重量平均分子量及第三重量平均分子量，该第一重量平均分子量介于800000g/mol至1000000g/mol之间，该第二重量平均分子量介于13000...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖鸿政，张曾隆，
申请(专利权)人：芯量科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：