固态电解质膜及其制备方法、二次电池以及电子装置制造方法及图纸

本申请公开了一种固态电解质膜及其制备方法、二次电池以及电子装置。固态电解质膜包括相邻设置的第一电解质层和第二电解质层，第一电解质层朝向电化学装置的正极极片，第二电解质层朝向电化学装置的负极极片；第一电解质层和第二电解质层均包括固态电解质、第一粘接剂和第二粘接剂，第一粘接剂具有纤维化结构，第二粘接剂具有粘性。第一粘接剂的纤维化结构可以缠绕粘接固态电解质，第二粘接剂在负极侧稳定，能够减少负极侧的副反应，从本申请的固态电解质膜具有较薄的厚度，用于二次电池中界面稳定性好，电化学性能优异。电化学性能优异。

【技术实现步骤摘要】
固态电解质膜及其制备方法、二次电池以及电子装置


[0001]本申请涉及电化学装置
，尤其涉及一种固态电解质膜及其制备方法、二次电池以及电子装置。

技术介绍

[0002]隔膜作为二次电池的四大主材之一，起到了隔绝正负极防止电子短路以及允许电解液中锂离子快速传导的作用。目前隔膜一般都采用聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)等有机聚合物作为基材。然而，有机聚合物一般很难抵抗负极锂枝晶的刺穿，同时PE和PP的热稳定性都比较差，在150℃以上高温时都会发生热收缩，导致大面积的正负极短路引发热失控，并且本身也是易燃的，因此存在一定的安全隐患。相关技术通过在有机基膜表面涂一层无机的氧化铝、勃姆石或无机固态电解质，可一定程度抑制锂枝晶刺穿和减小高温热收缩，但依然存在热失控的风险。
[0003]近年来，越来越多研究者尝试采用不燃的无机固态电解质替代隔膜，以从本质上改善二次电池的安全性。并且，无机固态电解质例如：氧化物、硫化物和卤化物等无机固态电解质的锂离子电导都可以达到1mS/cm以上，锂离子迁移数接近1。然而，无机固态电解质膜刚性较大，目前厚度还很难达到商业化隔膜的水平，无机固态电解质膜所包含的材料还容易引起电池的正负极界面恶化，影响电池性能。因此，如何提供一种厚度薄、界面稳定性好和电化学性能优异的无机固态电解质膜成为目前继续解决的问题。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本申请实施例提供一种固态电解质膜及其制备方法、二次电池以及电子装置。
[0005]第一方面，本申请提供一种固态电解质膜，包括相邻设置的第一电解质层和第二电解质层，所述第一电解质层朝向电化学装置的正极极片，所述第二电解质层朝向电化学装置的负极极片；所述第一电解质层和第二电解质层均包括固态电解质和第一粘接剂，所述第一粘接剂具有纤维化结构。
[0006]在一些示例性的实施例中，所述第一粘接剂包括纤维化聚四氟乙烯。
[0007]在一些示例性的实施例中，所述纤维化聚四氟乙烯的纤维直径为r，r满足10nm≤r≤60nm。
[0008]在一些示例性的实施例中，在所述第一电解质层中，所述纤维化聚四氟乙烯基于所述第一电解质层的质量百分比为X1wt%，在所述第二电解质层中，所述纤维化聚四氟乙烯基于所述第二电解质层质量百分比为X2wt%；所述第一电解质层和所述第二电解质层还包括第二粘结剂；在所述第一电解质层中，所述第二粘结剂基于所述第一电解质层的质量百分比为Y1wt%，在所述第二电解质层中，所述第二粘结剂基于所述第二电解质层的质量百分比为
Y2wt%；其中，X1、X2、Y1、Y2满足如下条件式（1）
‑
（3）：1≤X1+Y1≤10 （1）1≤X2+Y2≤10 （2）2≤Y2/X2≤30 （3）。
[0009]在一些示例性的实施例中，所述第二粘结剂包括聚乙烯、丁苯橡胶中的至少一种。
[0010]在一些示例性的实施例中，所述纤维化聚四氟乙烯的分子量为m，m的范围为1
×
106≤m≤8
×
106。
[0011]在一些示例性的实施例中，所述第一电解质层包括第一固态电解质，所述第二电解质层包括第二固态电解质；所述第一固态电解质和所述第二固态电解质各自独立地选自如下固态电解质中的至少一种：氧化物固态电解质、硫化物固态电解质、卤化物固态电解质。
[0012]在一些示例性的实施例中，所述氧化物固态电解质包括石榴石结构的锂镧锆氧、石榴石结构的锂镧锆钽氧、NASICON结构的磷酸钛铝锂、NASICON结构的磷酸锗铝锂中的至少一种；所述硫化物固态电解质包括锂磷硫氯、锂锗磷硫、锂锡磷硫、锂磷硫、锂锡硫或锂锑硫中的至少一种；所述卤化物固态电解质包括锂铟氯、锂钬氯、锂钇氯、锂钪氯、锂铒氯或锂镱氯中的至少一种。
[0013]在一些示例性的实施例中，所述固态电解质膜满足如下条件中的至少一种：条件1、所述固态电解质膜的厚度为H，H满足12μm≤H≤100μm；条件2、所述第一电解质层的厚度为h1，h1满足5μm≤h1≤100μm；条件3、所述第二电解质层的厚度为h2，h2满足5μm≤h2≤100μm。
[0014]第二方面，本申请提供一种固态电解质膜的制备方法，包括：预混分散处理：将第一固态电解质、第一粘接剂原料和第二粘接剂原料按照第一预设比例混匀得到第一混合粉末；将第二固态电解质、第一粘接剂原料和第二粘接剂原料按照第二预设比例混匀得到第二混合粉末；成纤处理：对所述第一混合粉末施加剪切力使所述第一粘接剂原料充分纤维化，制得第一胚料；对所述第二混合粉末施加剪切力使所述第一粘接剂原料充分纤维化，制得第二胚料；预压延成膜处理：对所述第一胚料进行压延得到第一预压延膜；对所述第二胚料进行压延得到第二预压延膜；二次压延成膜处理：将所述第一预压延膜和所述第二预压延膜层叠进行压延，且将所述第一预压延膜压延成第一电解质层、所述第二预压延膜压延成第二电解质层，制得固态电解质膜。
[0015]第三方面，本申请提供一种二次电池，包括如上所述的固态电解质膜。
[0016]第四方面，本申请提供一种电子装置，包括如上所述的二次电池。
[0017]基于本申请实施例的固态电解质膜及其制备方法、二次电池以及电子装置，通过设置固态电解质膜包括第一粘接剂和第二粘接，第一粘接剂具有纤维化结构，其纤维具有
一定的柔性和粘性，从而初步实现对固态电解质的缠绕粘接，并且在高温和辊压作用下其纤维会进一步细化，使得无机固态电解质颗粒之间的粘接更牢固。由于第一粘接剂容易在负极侧发生电化学还原，进而会导致二次电池的循环恶化，其中，第二粘接剂在负极侧稳定，通过减小第一粘接剂的量能够减少负极侧的副反应。第二粘接剂无法形成纤维，在负极侧的第二电解质层依然需要依靠少量第一粘接剂对无机固态电解质颗粒之间实现初步粘接，但在预压延成膜和二次压延成膜过程中的高温作用下第二粘接剂会软化并产生一定的粘性，实现对无机固态电解质颗粒之间的加强粘接，从而能够使制得的固态电解质膜具有较薄的厚度，并且用于二次电池中能够使正负极界面稳定性好，电化学性能优异。
具体实施方式
[0018]以下，本申请所公开的“范围”以下限和上限的形式来限定，给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的，选定的下限和上限限定了特别范围的边界。这种方式进行限定的范围可以是包括端值或不包括端值的，并且可以进行任意地组合，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，如果针对特定参数列出了60
‑
120和80
‑
110的范围，理解为60
‑
110和80
‑
120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，和如果列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1
‑
3、1
‑
4、1
‑
5、2
‑
3、2
‑
4和2
‑
5。在本申请中，除非有其他说明，数值范围本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固态电解质膜，其特征在于，包括相邻设置的第一电解质层和第二电解质层，所述第一电解质层朝向电化学装置的正极极片，所述第二电解质层朝向电化学装置的负极极片；所述第一电解质层和第二电解质层均包括固态电解质和第一粘接剂，所述第一粘接剂具有纤维化结构。2.根据权利要求1所述的固态电解质膜，其特征在于，所述第一粘接剂包括纤维化聚四氟乙烯。3.根据权利要求2所述的固态电解质膜，其特征在于，所述纤维化聚四氟乙烯的纤维直径为r，r满足10nm≤r≤60nm；所述纤维化聚四氟乙烯的分子量为m，m的范围为1
×
106≤m≤8
×
106。4.根据权利要求2所述的固态电解质膜，其特征在于，在所述第一电解质层中，所述纤维化聚四氟乙烯基于所述第一电解质层的质量百分比为X1wt%，在所述第二电解质层中，所述纤维化聚四氟乙烯基于所述第二电解质层质量百分比为X2wt%；所述第一电解质层和所述第二电解质层还包括第二粘结剂，所述第二粘结剂包括聚乙烯、丁苯橡胶中的至少一种；在所述第一电解质层中，所述第二粘结剂基于所述第一电解质层的质量百分比为Y1wt%，在所述第二电解质层中，所述第二粘结剂基于所述第二电解质层的质量百分比为Y2wt%；其中，X1、X2、Y1、Y2满足如下条件式（1）
‑
（3）：1≤X1+Y1≤10 （1）1≤X2+Y2≤10 （2）2≤Y2/X2≤30 （3）。5.根据权利要求1所述的固态电解质膜，其特征在于，所述第一电解质层包括第一固态电解质，所述第二电解质层包括第二固态电解质；所述第一固态电解质和所述第二固态电解质各自独立地选自如下固态电解质中的至少一种：氧化物固态电解质、硫化物固态电解质、卤化物...

【专利技术属性】
技术研发人员：何华锦，谢远森，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：