一种水系固态电解质浆料、固态电解质隔膜及二次电池制造技术

本发明专利技术涉及二次电池技术领域，尤其涉及一种水系固态电解质浆料、固态电解质隔膜及二次电池。所述水系固态电解质浆料包括：固态电解质、水性粘结增稠剂、酞菁盐类材料、硅酸盐类材料、润湿剂和水；所述固态电解质、水性粘结增稠剂、酞菁盐类材料、硅酸盐类材料和润湿剂的质量比为90~110：3~10：0.01~0.05：0.01~0.02：0.05~0.15。通过酞菁盐类材料和硅酸盐类材料的复合使用，可以配合其他组分很好地作用，从配方层级保护固态电解质材料在水溶液中的结构稳定性，从而保障固态电解质在浆料里的结构稳定性，减少固态电解质的离子电导率性能损失，以确保发挥固态电解质高离子导电性功能预期的效果。期的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种水系固态电解质浆料、固态电解质隔膜及二次电池


[0001]本专利技术涉及二次电池
，尤其涉及一种水系固态电解质浆料、固态电解质隔膜及二次电池。

技术介绍

[0002]现有的锂电隔膜涂层主要以氧化铝、勃姆石、氢氧化镁等材料为主材制造涂布浆料，将浆料涂布在隔膜上经过干燥后形成以氧化铝、勃姆石、氢氧化镁等材料为主的陶瓷涂层，以达到提升隔膜热稳定性、电解液浸润性等效果，改善电池性能，而这些涂层材料本身不具备离子电导率，所以这些涂层对隔膜的离子电导率并未改善。
[0003]氧化物固态电解质材料Li
1+x
Al
x
Ti2‑
x
(PO4)3（0<x<2）和Li
3y
La
2/(3
‑
y)
TiO3（0<y<0.167）因其本身优异的离子电导率性能而被用作新型陶瓷涂布主材来替换现有的氧化铝、勃姆石、氢氧化镁等陶瓷涂层主材，以保证隔膜的涂层具有更高的离子电导率，进而优化锂电池性能。然而人们只关注了这些氧化物固态电解质材料本身的电导率，并没有关注这些氧化物固态电解质在进行涂布浆料制造的过程中与溶剂、助剂共混后，材料本身的稳定性，从而造成氧化物固态电解质材料在浆料中出现离子析出等问题、影响氧化物固态电解质材料本身的离子电导率性能，无法达到较优的效果。
[0004]专利CN 114464950 A公开了一种高离子电导型隔膜，包括基膜和设置于基膜的复合陶瓷涂覆层，复合陶瓷涂覆层包括导电陶瓷和包覆于导电陶瓷的聚合物，聚合物为聚乙烯、聚乙烯蜡、聚氧化乙烯蜡、聚丙烯蜡、线性低密度聚乙烯中的至少一种，复合陶瓷涂覆层含有锆金属氧化物、钽金属氧化物中的至少一种，还包括设置在基膜和/或复合陶瓷涂覆层的粘接层。然而，这种技术方案应用实际生产中，主材在水溶液中均存在锂离子析出问题，从而导致主材结构破坏，离子导电性能异常，浆料稳定性异常（酸碱度pH变化、颗粒团聚，浆料凝胶等），从而影响涂层的离子导电性能，导致涂层无法发挥预期作用，同时浆料稳定周期短，无法满足量产投入需要。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种水系固态电解质浆料、固态电解质隔膜及二次电池，解决了固态电解质（
技术介绍
描述为导电陶瓷）在水溶液中的稳定性问题，本专利技术提供的水系固态电解质浆料制得的二次电池的电化学性能较优。
[0006]本专利技术提供了一种水系固态电解质浆料，包括：固态电解质、水性粘结增稠剂、酞菁盐类材料、硅酸盐类材料、润湿剂和水；所述固态电解质、水性粘结增稠剂、酞菁盐类材料、硅酸盐类材料和润湿剂的质量比为90~110：3~10：0.01~0.05：0.01~0.02：0.05~0.15。
[0007]优选的，所述水系固态电解质浆料的固含量为10%~40%。
[0008]优选的，所述酞菁盐类材料包括酞菁铜、酞菁钠、酞菁氯化铝、酞菁锌、酞菁镍、酞菁镁和酞菁二锂中的至少一种；
所述酞菁铜为β晶型酞菁铜；所述酞菁盐类材料的粒径范围为20~100 nm，D50≤80 nm。
[0009]优选的，所述硅酸盐类材料包括硅酸锂、偏硅酸锂、六氟硅酸锂和硅酸钠镁锂中的至少一种。
[0010]优选的，所述固态电解质包括Li
1+x
Al
x
Ti2‑
x
(PO4)3（0＜x＜2）或Li
3y
La
2/(3
‑
y)
TiO3（0<y<0.167）。
[0011]优选的，所述水性粘结增稠剂包括羧甲基丙烯酸盐、羧甲基纤维素盐、海藻酸盐、黄原胶、丙烯腈共聚物、丙烯酸系水基粘合剂、聚丙烯酰胺类粘合剂、聚丙烯酸脂类粘合剂、聚乙烯醇类粘合剂和烷氧基类三元共聚物中的至少一种。
[0012]优选的，所述润湿剂包括炔二醇类润湿剂、聚醚硅氧烷类润湿剂和异丙醇类润湿剂中的至少一种。
[0013]本专利技术还提供了一种水系固态电解质浆料的制备方法，包括以下步骤：a1）将酞菁盐类材料和固态电解质混合，得到粉体A；将第一部分水与硅酸盐类材料混合，得到浆料B；a2）将粉体A和浆料B混合，得到浆料C；a3）将水性粘结增稠剂和浆料C混合，得到浆料D；a4）将润湿剂和浆料D混合后，然后加第二部分水调节固含量，得到水系固态电解质浆料。
[0014]本专利技术还提供了一种固态电解质隔膜，其特征在于，包括：基膜；复合在所述基膜表面上的涂层；所述涂层由上文所述的水系固态电解质浆料制备得到；或由上文所述的制备方法制得的水系固态电解质浆料制备得到。
[0015]本专利技术还提供了一种二次电池，所述二次电池中的隔膜为上文所述的固态电解质隔膜。
[0016]本专利技术提供了一种水系固态电解质浆料，包括：固态电解质、水性粘结增稠剂、酞菁盐类材料、硅酸盐类材料、润湿剂和水；所述固态电解质、水性粘结增稠剂、酞菁盐类材料、硅酸盐类材料和润湿剂的质量比为90~110：3~10：0.01~0.05：0.01~0.02：0.05~0.15。本专利技术解决了固态电解质在水溶液中的稳定性问题，通过酞菁盐类材料和硅酸盐类材料的复合使用，可以显著改善固态电解质在水溶液中的离子析出问题。在浆料方面，可改善因为离子析出导致的浆料pH变化而引起的浆料凝胶、团聚等实际问题从而提升浆料的实际性能与实用价值，保证专利技术的实际工业化效果。在电池方面可改善因固态电解质的离子析出而导致的固态电解质结构破坏、离子导电性变差问题，使固态电解质在电池中更好的改善电化学性能（如：电池内阻和循环性能）。
具体实施方式
[0017]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发
明保护的范围。
[0018]本专利技术提供了一种水系固态电解质浆料，包括：固态电解质、水性粘结增稠剂、酞菁盐类材料、硅酸盐类材料、润湿剂和水；所述固态电解质、水性粘结增稠剂、酞菁盐类材料、硅酸盐类材料和润湿剂的质量比为90~110：3~10：0.01~0.05：0.01~0.02：0.05~0.15。
[0019]所述水系固态电解质浆料的固含量为10%~40%，比如10%、18%、20%、25%、28%、30%、35%、38%、40%。
[0020]在本专利技术的某些实施例中，所述固态电解质包括Li
1+x
Al
x
Ti2‑
x
(PO4)3（0＜x＜2）或Li
3y
La
2/(3
‑
y)
TiO3（0<y<0.167）；具体的，所述固态电解质为Li
1.5
Al
0.5<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水系固态电解质浆料，其特征在于，包括：固态电解质、水性粘结增稠剂、酞菁盐类材料、硅酸盐类材料、润湿剂和水；所述固态电解质、水性粘结增稠剂、酞菁盐类材料、硅酸盐类材料和润湿剂的质量比为90~110：3~10：0.01~0.05：0.01~0.02：0.05~0.15。2.根据权利要求1所述的水系固态电解质浆料，其特征在于，所述水系固态电解质浆料的固含量为10%~40%。3.根据权利要求1所述的水系固态电解质浆料，其特征在于，所述酞菁盐类材料包括酞菁铜、酞菁钠、酞菁氯化铝、酞菁锌、酞菁镍、酞菁镁和酞菁二锂中的至少一种；所述酞菁铜为β晶型酞菁铜；所述酞菁盐类材料的粒径范围为20~100 nm，D50≤80 nm。4.根据权利要求1所述的水系固态电解质浆料，其特征在于，所述硅酸盐类材料包括硅酸锂、偏硅酸锂、六氟硅酸锂和硅酸钠镁锂中的至少一种。5.根据权利要求1所述的水系固态电解质浆料，其特征在于，所述固态电解质包括Li
1+x
Al
x
Ti2‑
x
(PO4)3（0&lt;x&lt;2）或Li
3y
La
2/(3
‑
y)<...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯超，李立飞，张传顺，
申请(专利权)人：蓝固常州新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：