固态电解质膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种固态电解质膜的制备方法，包括以下步骤：S1:将正极材料、负极材料或固态电解质材料分别与粘结剂进行混合，得到混合物A；S2：将混合物A使用研磨罐进行研磨，得到纤维化的混合物B；S3:将混合物B进行辊压，得到指定厚度的固态电解质膜，本发明专利技术提供的固态电解质膜的制备方法，通过利用聚四氟乙烯和固态电解质的进行球磨，从而形成纤维化结构支撑，保证了薄膜电导率满足要求，且预混料技术和球磨的配合，使得形成的干法膜，韧性良好。韧性良好。韧性良好。

【技术实现步骤摘要】
固态电解质膜的制备方法


[0001]本专利技术涉及固态电池
，尤其涉及一种固态电解质膜的制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池已经成为人们生产和生活中不可缺少的东西，包括3C产品、无人驾驶航空器、核潜艇等。随着电动汽车（EV）和电动飞机（EA）的兴起，对LIB有了一些新的要求—高安全性和能量密度。商用LIB主要使用有机溶剂作为电解质，存在一定的安全风险。此外，液体电池的容量接近理论容量的极限，这对满足电动车和EA的长续航能力的需要是有挑战的。在这种情况下，发展固态电池（SSB）不仅可以与锂阳极、硅阳极、硫阴极等相匹配。在这种情况下，固态电池的发展不仅可以与具有较高能量密度的锂阳极、硅阳极、硫阴极等相匹配，实现更高的能量密度输出，而且具有更高的安全性。
[0003]干法电极技术最近引起了人们的关注，因为它只需使用少量的聚四氟乙烯（PTFE）就可以制备电极膜，不需要溶剂。因此，使用干式电极技术来制备石榴石基电解质膜是一种改善带状铸造缺点的可行方法。理论上，干式电极技术还可以通过反复滚动来获得超薄的电极膜，或者厚电极，从而提高电池的能量密度。在制备具有合理应用潜力的电解质或者电极膜时仍存在许多问题。例如：如何保证PTFE纤维在电解质（正负极材料）之间形成良好的网络结构；如何保证PTFE和电解质（正负极材料）之间的良好接触；如何保证膜的一致性；如何保证膜具有良好的离子传导性，这些都是我们需要解决的难题。

技术实现思路

[0004]针对上述技术中存在的不足之处，本专利技术提供一种固态电解质膜的制备方法，保证PTFE纤维在电解质之间形成良好的网络结构，保证膜具有良好的离子传导性；同时制备的膜能够在固态电解质领域应用。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种固态电解质膜的制备方法，包括以下步骤：S1:将正极材料、负极材料或固态电解质材料分别与粘结剂进行混合，得到混合物A；S2：将混合物A使用研磨罐进行研磨，得到纤维化的混合物B；S3:将混合物B进行辊压，得到指定厚度的固态电解质膜。
[0006]作为优选，在步骤S1中，固态电解质材料为石榴石型固态电解质，钙钛矿型固态电解质，NASICON型固态电解质，磷酸盐型固态电解质，氧化物型固态电解质，硼酸盐氢化物化合物，硫化物型固态电解质，卤化物型固态电解质中的一种或者几种 ，固态电解质材料的粒径为1
‑
20um；粘结剂为聚四氟乙烯，粘结剂的用量为0.1
‑
50wt%。
[0007]作为优选，在步骤S1中，所述正极材料为聚阴离子型锂离子电池和钠离子电池正极材料，氧化物型锂离子电池和钠离子电池正极材料，普鲁士蓝及其类似物中的一种或者多种。
[0008]作为优选，在步骤S1中，负极材料为硬碳，石墨，硅碳和硅负极中的一种或多种。
[0009]作为优选，在步骤S1中，采用混料机进行混合，混料机的转速为800
‑
2000R/min，时间为10
‑
30min；进行混合的温度为20
‑
30摄氏度。
[0010]作为优选，在步骤S2中，采用的研磨罐中部设有研磨腔体，研磨腔体内设有研磨块，所述研磨罐与所述研磨块的直径比为3:1~8:7。
[0011]作为优选，在步骤S3中，正极极片的辊压温度为20
‑
30摄氏度，负极极片的辊压温度为20
‑
120摄氏度，辊压后得到的固态电解质膜的厚度为10
‑
200um；本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术提供的固态电解质膜的制备方法，通过利用聚四氟乙烯和固态电解质的进行球磨，从而形成纤维化结构支撑，保证了薄膜电导率满足要求，且预混料技术和球磨的配合，使得形成的干法膜，韧性良好。
附图说明
[0012]图1为本专利技术的步骤流程图；
[0013]图2为实施例1中LLZTO和PTFE经过搅拌混合后的扫描电镜图；图3为实施例2中经过研磨之后的PTFE
‑
LLZTO基质的扫描电镜图；图4为实施例3中经过辊压之后的PTFE
‑
LLZNO电解质膜截面的扫描电镜图；图5为实施例4中经过辊压之后的PTFE
‑
LALZO电解质膜表面的扫描电镜图；图6为实施例7中NCM712极片截面的扫描电镜图；图7为实施例7中NCM712极片表面的扫描电镜图；图8为实施例8中石墨极片截面的扫描电镜图；图9为实施例8中墨极片表面的扫描电镜图；图10为实施例13中NCM712/PTFE
‑
LLZTO/石墨一体电极截面图；图11为不同含量的PTFE所得到的阻抗表；图12为现有球磨比得到的电解质膜及其放大图。
具体实施方式
[0014]为了更清楚地表述本专利技术，下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步地描述，当然本专利技术的保护范围不仅于此，在不付出创造性劳动的前提下，本领域技术人员所做出的简单置换都属于本申请的保护范围。
[0015]图12为现有的球磨技术得到的电解质膜，从其放大图（b）可以明显看到进行球磨过后，粒径大小不同，且各粒径之间存在较大的空隙，因此其阻抗较大，影响产品的使用性能，为了解决该问题，请参阅图1至图10，本专利技术公开了一种固态电解质膜的制备方法，包括以下步骤：S1:将正极材料、负极材料或固态电解质材料分别与粘结剂进行混合，得到混合物A；S2：将混合物A使用研磨罐进行研磨，得到纤维化的混合物B；S3:将混合物B进行辊压，得到指定厚度的固态电解质膜。在本实施例中，首先在步骤S1中仅进行混料，最大程度将粘结剂和电解质混合均匀，使得粘结剂粘附在固体电解质或正负极材料的表面，这样在进行后续的研磨过程中，在研磨机的剪切作用下，使得符合基质粘结剂纤维化，满足使用需求。
[0016]为了实现上述目的，在步骤S1中，固态电解质材料为石榴石型固态电解质，钙钛矿型固态电解质，NASICON型固态电解质，磷酸盐型固态电解质，氧化物型固态电解质，硼酸盐
氢化物化合物，硫化物型固态电解质，卤化物型固态电解质中的一种或者几种 ，固态电解质材料的粒径为1
‑
20um；粘结剂为聚四氟乙烯，粘结剂的用量为0.1
‑
50wt%；在步骤S1中，正极材料为聚阴离子型锂离子电池和钠离子电池正极材料，氧化物型锂离子电池和钠离子电池正极材料，普鲁士蓝及其类似物中的一种或者多种；负极材料为硬碳，石墨，硅碳和硅负极中的一种或多种，在具体的实施过程中，为了增强其导电性能，在正负极极片制备的过程中还可以加入硫化物或者卤化物固态电解质作为离子导体，加入导电炭黑、碳纳米管，活性炭，科琴黑等导电剂作为电子导体。
[0017]在步骤S1中，采用混料机进行混合，混料机的转速为800
‑
2000rpm，时间为10
‑
30min；进行混合的温度为20
‑
30摄氏度；在本实施例中，混料机在进行混合的过程中，混料机的转速如果过快或过从而会使得部分PT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的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1:将正极材料、负极材料或固态电解质材料分别与粘结剂进行混合，得到混合物A；S2：将混合物A使用研磨罐进行研磨，得到纤维化的混合物B；S3:将混合物B进行辊压，得到指定厚度的固态电解质膜。2.根据权利要求1所述的固态电解质膜的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，固态电解质材料为石榴石型固态电解质，钙钛矿型固态电解质，NASICON型固态电解质，磷酸盐型固态电解质，氧化物型固态电解质，硼酸盐氢化物化合物，硫化物型固态电解质，卤化物型固态电解质中的一种或者几种 ，固态电解质材料的粒径为1
‑
20um；粘结剂为聚四氟乙烯，粘结剂的用量为0.1
‑
50wt%。3.根据权利要求1所述的固态电解质膜的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述正极材料为聚阴离子型锂离子电池和钠离子电池正极材料，氧化物型锂离子电池和钠离子电池正极材料，普鲁士蓝及其类似物中的一种或者多种...

【专利技术属性】
技术研发人员：李秋林，宋杰，臧俊，李忆秋，柏凡，楼轶韬，
申请(专利权)人：山东零壹肆先进材料有限公司，
类型：发明
国别省市：