复合固体电解质片材及其制造方法技术

本发明专利技术公开了复合固体电解质片材及其制造方法。复合固体电解质片材包括含有凝胶聚合物电解质的复合固体电解质层，从而确保了柔性并缓解脆性。此外，复合固体电解质片材包括具有多个孔隙的多孔聚合物薄膜，从而尽量减少其孔隙中丙烯酸酯单体的含量，并提供保持固体电解质的连续性同时尽量减少离子电导率降低的优点。优点。优点。

【技术实现步骤摘要】
复合固体电解质片材及其制造方法


[0001]本专利技术涉及一种固体电解质片材及其制造方法，所述固体电解质片材包括多孔聚合物薄膜和复合固体电解质层。

技术介绍

[0002]由于电动车辆和大容量储能器件的需求增加，已开发出能够满足这些需求的各种电池。
[0003]特别地，表现出最佳能量密度和输出特性的锂二次电池已被广泛商业化。特别地，主要使用的锂二次电池包含含有有机溶剂的液体电解质(下文称为“液体型二次电池”)。
[0004]然而，液体电解质在电极反应的过程中发生分解的液体型二次电池可能会导致电池膨胀，并因液体电解质的泄露而增加着火风险。具有优异稳定性的使用固体电解质的锂二次电池(下文称为“全固态电池”)作为解决液体型二次电池的问题的方法正受到广泛关注。
[0005]同时，固体电解质可分为氧化物基固体电解质和硫化物基固体电解质。更通常地使用硫化物基固体电解质作为固体电解质，因为与氧化物基固体电解质相比，硫化物基固体电解质具有较高的锂离子电导率，并且在较宽的电压范围内稳定。
[0006]然而，硫化物基固体电解质可能具有较低的杨氏模量，因此即使在低制造压力下也表现出较高的离子电导率，但是存在这样的问题，即由于其脆性，其应以增加的厚度生产。
[0007]本
技术介绍
部分中公开的上述信息仅用于增强对本专利技术
技术介绍
的理解，因此，其可以包含不构成在本国已为本领域技术人员所公知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0008]在优选的方面中，提供了一种固体电解质片材及其制造方法，所述固体电解质片材包括多孔聚合物薄膜和复合固体电解质层，所述多孔聚合物薄膜包括多个孔隙，所述复合固体电解质层布置在多孔聚合物薄膜的至少一个表面上。复合固体电解质层可以包括固体电解质和胶凝聚合物电解质。
[0009]本文使用的术语“固体电解质片材”表示形成为具有平面结构的薄膜(例如，较薄的薄膜)或片材的固体电解质。优选地，固体电解质片材由支撑层(例如，聚合物薄膜)和嵌入或浸渍在其中的电解质材料制成。例如，固体电解质片材可以由多孔聚合物片材或薄膜和嵌入或浸渍在薄膜中的电解质材料(例如，离聚物或离子液体)形成。
[0010]本专利技术的目的不限于上述这些目的。通过以下说明，将清楚地理解本专利技术的其它目的，并且其能够通过权利要求书中限定的方法及其组合而实施。
[0011]在一个方面中，提供了一种固体电解质片材，所述固体电解质片材包括多孔聚合物薄膜和复合固体电解质层，所述多孔聚合物薄膜包括多个孔隙，所述复合固体电解质层布置在多孔聚合物薄膜的至少一个表面上。优选地，复合固体电解质层可以包括固体电解
质和凝胶聚合物电解质。
[0012]多孔聚合物薄膜可以包括无纺布。
[0013]固体电解质可以包括硫化物基固体电解质。
[0014]凝胶聚合物电解质可以包含含有丙烯酸酯重复单元的聚合物和离子山梨酸酯液体。
[0015]基于凝胶聚合物电解质的总重量，凝胶聚合物电解质可以包含约3.5重量％或更少的量的聚合物。
[0016]基于复合固体电解质层的总重量，凝胶聚合物电解质可以包含约1.5重量％或更少的量的聚合物。
[0017]丙烯酸酯重复单元可以包括选自乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和聚(乙二醇)二丙烯酸酯(PEGDA)的一种或多种。
[0018]离子山梨酸酯液体可以包含锂盐和乙二醇二甲醚。
[0019]锂盐可以包括选自LiSCN、LiN(CN)2、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiPF6、LiCF3SO3、Li(FSO2)2N、Li(CF3SO2)3C、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2CF2CF3)2、LiSbF6、LiPF3(CF2CF3)3、LiPF3(C2F5)3、LiPF3(CF3)3和LiB(C2O4)2的一种或多种。
[0020]乙二醇二甲醚可以包括选自单乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚和四乙二醇二甲醚的一种或多种。
[0021]复合固体电解质层的厚度可以为约20μm至120μm。
[0022]复合固体电解质层在室温下的电导率可以为约5.2
×
10
‑4S/cm或更高。
[0023]在另一个方面中，提供了一种制造固体电解质片材的方法。所述方法可以包括提供多孔聚合物薄膜，将复合固体电解质混合物施加到所述多孔聚合物薄膜的至少一个表面上，交联经施加的复合固体电解质混合物，以及压缩经交联的复合固体电解质混合物和多孔聚合物薄膜。
[0024]复合固体电解质混合物可以包含固体电解质和胶凝聚合物电解质前体。
[0025]基于复合固体电解质混合物的总重量，复合固体电解质混合物可适当地包含约50重量％至58重量％的量的固体电解质和约42重量％至50重量％的量的凝胶聚合物电解质前体。
[0026]凝胶聚合物电解质前体可以包含丙烯酸酯单体和离子山梨酸酯液体。
[0027]丙烯酸酯单体可以包括选自乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA)、聚(乙二醇)二丙烯酸酯(PEGDA)和1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯(HDDA)的一种或多种。
[0028]离子山梨酸酯液体可适当地包含锂盐和乙二醇二甲醚。
[0029]还提供了一种包括本文描述的固体电解质片材的全固态电池。
[0030]下文讨论本专利技术的其它方面。
附图说明
[0031]现将参考在附图中示出的某些示例性实施方案详细地描述本专利技术的上述特征和其它特征，这些示例性实施方案在下文仅以说明的方式给出，因此不限制本专利技术，在附图中：
[0032]图1显示了示出根据本专利技术的示例性实施方案的实施例1、对比实施例2和对比实
施例3中的复合固体电解质片材的离子电导率的图。
具体实施方式
[0033]通过参考所附附图的以下优选实施方案，将清楚地理解上述目的以及其它目的、特征和优点。然而，本专利技术不限于所述实施方案，并且可以以不同形式实施。实施方案仅用于提供对所公开的上下文的彻底和完整的理解，并充分告知本领域技术人员本专利技术的技术概念。
[0034]在附图的描述中，相同的附图标记表示相同的元件。在附图中，为清楚起见，可以放大结构的尺寸。应理解，尽管本文可以使用术语“第一”、“第二”等描述各个元件，但是这些元件不应被解释为受限于这些术语，这些术语仅用于区分一个元件和另一个元件。例如，在本专利技术限定的范围内，“第一”元件可以被称为“第二”元件，并且相似地，“第二”元件可以被称为“第一”元件。除非上下文另有明确说明，否则单数形式也旨在包括复数形式。
[0035]还将理解，当在本说明书中使用术语例如“包含”或“具有”时，表明存在所述特征、整数、步骤、操作、元件、组件或其组合，但是不排除存在或加入一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件或其组合。此外，应理解，当元件(例如层、薄膜、区域或基材)被称为在另一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体电解质片材，所述固体电解质片材包括：多孔聚合物薄膜，所述多孔聚合物薄膜包括多个孔隙；和复合固体电解质层，所述复合固体电解质层布置在所述多孔聚合物薄膜的至少一个表面上，其中，所述复合固体电解质层包含固体电解质和凝胶聚合物电解质。2.根据权利要求1所述的固体电解质片材，其中，多孔聚合物薄膜包括无纺布。3.根据权利要求1所述的固体电解质片材，其中，固体电解质包括硫化物基固体电解质。4.根据权利要求1所述的固体电解质片材，其中，凝胶聚合物电解质包含含有丙烯酸酯重复单元的聚合物和离子山梨酸酯液体。5.根据权利要求4所述的固体电解质片材，其中，基于凝胶聚合物电解质的总重量，凝胶聚合物电解质包含3.5重量％或更少的量的聚合物。6.根据权利要求4所述的固体电解质片材，其中，基于复合固体电解质层的总重量，凝胶聚合物电解质包含1.5重量％或更少的量的聚合物。7.根据权利要求4所述的固体电解质片材，其中，丙烯酸酯重复单元包括选自乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和聚(乙二醇)二丙烯酸酯的一种或多种。8.根据权利要求4所述的固体电解质片材，其中，离子山梨酸酯液体包含锂盐和乙二醇二甲醚。9.根据权利要求8所述的固体电解质片材，其中，锂盐包括选自LiSCN、LiN(CN)2、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiPF6、LiCF3SO3、Li(FSO2)2N、Li(CF3SO2)3C、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2CF2CF3)2、LiSbF6、LiPF3(CF2CF3)3、LiPF3(C2F5)3、LiPF3(CF3)3和LiB(C2...

【专利技术属性】
技术研发人员：卞淳哲，金箱谋，崔容硕，林栽敏，石薰，李相英，李镕赫，郑伊秀，
申请(专利权)人：起亚株式会社蔚山科学技术院，
类型：发明
国别省市：