复合固态电解质膜及其制备方法技术

本申请涉及一种复合固态电解质膜及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
复合固态电解质膜及其制备方法、锂离子电池


[0001]本申请涉及电池
，特别是涉及一种复合固态电解质膜及其制备方法
、
锂离子电池
。

技术介绍

[0002]随着人们对安全性能的要求越来越高，开发固态电解质基固态电池成为解决液态电解质基锂离子电池安全性问题的可行性方案
。
其中，卤化物固态电解质由于具备优异的形变能力以及良好的电性能，逐渐成为制备固态电解质膜的重点研究对象
。
[0003]大多数的卤化物电解质在空气中的稳定性较差，这成为卤化物固态电解质膜使用的一大阻碍，卤化物固态电解质与空气的接触面积越大，卤化物固态电解质的吸水速度越快，即卤化物固态电解质的空气稳定性能很大程度上取决于颗粒的大小
。
即使在干燥环境中放置一段时间，小粒径的卤化物粉体自身的离子传输也会降低，当前对卤化物空气稳定性的改性有多方面，主要涉及到单元素掺杂
、
多元掺杂
、
梯度掺杂
、
核壳结构设计的电解质粉体和颗粒包覆技术等功能化改性
。
因此采用改性后的小粒径卤化物固态电解质可提升固态电解质膜的空气稳定性能，但小粒径的卤化物固态电解质颗粒间的接触界面处的阻力，相对在大粒径卤化物内部传输助力较大，不利于锂离子的传输
。
传统技术中，通过在卤化物固态电解质表面通过原子沉积的方法沉积
Al2O3来提高卤化物固态电解质的空气稳定性，首先，该方法成本较高，不利于大规模生产，其次，在卤化物固态电解质表面形成包覆层会造成固态电解质膜的离子传导率下降，在应用到锂离子电池中，还需要考虑包覆层与正负极的兼容性能
。
[0004]因此，如何使卤化物固态电解质能够同时满足高的离子电导率和优异的空气稳定性成为亟待解决的技术问题
。

技术实现思路

[0005]基于此，针对上述问题，本申请提供一种复合固态电解质膜及其制备方法
、
锂离子电池，以解决上述技术问题
。
[0006]本申请的第一方面提供了一种复合固态电解质膜，包括第一卤化物固态电解质
、
第二卤化物固态电解质和粘结剂；其中，
[0007]第一卤化物固态电解质的粒度范围
D90≥18
μ
m
；
[0008]第二卤化物固态电解质的粒度范围
D90≤5
μ
m
；
[0009]第一卤化物固态电解质包括
Li3InCl6、Li
2.9
In
0.9
Zr
0.1
Cl6、Li3In
0.6
La
0.4
Cl6、 Li
2.8
In
0.8
Zr
0.2
Cl6、Li
2.7
In
0.7
Zr
0.3
Cl6、Li
2.6
In
0.6
Zr
0.4
Cl6、Li
2.5
In
0.5
Zr
0.5
Cl6、Li
2.99
In
0.99
Zr
0.01
Cl6、Li
2.95
In
0.9
Zr
0.05
Cl6、Li
2.4
B
0.2
InCl6、Li
2.7
Al
0.1
InCl6、Li
2.34
Ga
0.22
InCl
5.4
I
0.6
中的至少一种或几种的组合；
[0010]第二卤化物固态电解质包括
Li2Cu1InCl5SCN、Li2Cu1ScCl5BF4、Li2Cu1YCl5SCN、Li2Cu1InCl5SCN、Li1Cu2InCl4SCN2中的至少一种或几种的组合
。
[0011]在一些实施方式中，第一卤化物固态电解质和第二卤化物固态电解质的质量总和与粘结剂的质量比为（
85~99.99
）
: （
0.01~15
）
。
[0012]在一些实施方式中，第一卤化物固态电解质和第二卤化物固态电解质的质量比为（
50~97.5
）
: （
2.5~50
）
。
[0013]在一些实施方式中，复合固态电解质膜还包括多孔基体，多孔基体用于支撑第一卤化物固态电解质
、
第二卤化物固态电解质和粘结剂
。
[0014]在一些实施方式中，复合固态电解质膜的厚度为
20
μ
m~200
μ
m。
[0015]在一些实施方式中，多孔基体的厚度为复合固态电解质膜厚度的
20 %
‑
100%。
[0016]在一些实施方式中，多孔基体包括无纺布
、
纤维素膜
、
玻璃纤维布或熔喷布中的一种或多种
。
[0017]在一些实施方式中，多孔基体的孔隙率为
70 %
‑
95 %
，孔径为
0.1 μ
m~40 μ
m。
[0018]本申请的第二方面提供了一种复合固态电解质膜的制备方法，包括以下步骤：
[0019]将第一卤化物固态电解质
、
第二卤化物固态电解质和粘结剂进行混合处理，制得混合料；
[0020]将混合料铺设于多孔基材的一侧进行热压处理，制得复合固态电解质膜；
[0021]其中，第一卤化物固态电解质的粒度范围
D90≥18
μ
m
；
[0022]第二卤化物固态电解质的粒度范围
D90≤5
μ
m。
[0023]本申请的第三方面提供了一种锂离子电池，该锂离子电池包括上述第一方面提供的复合固态电解质膜或者根据上述第二方面提供的制备方法制得的复合固态电解质膜
。
[0024]本申请通过大粒度的第一卤化物电解质之间彼此接触，形成导锂离子的网络结构，大粒度的第一卤化物固态电解质可有效抑制离子传导电阻的上升，保证制备的固态电解质膜具有良好的离子传导性能；小粒度的第二卤化物固态电解质分散在大粒度的第一卤化物固态电解质颗粒的表面以及填充在第一卤化物固态电解质颗粒表面的凹陷内，阻挡了大粒度的第一卤化物固态电解质与空气之间的接触，有效隔绝空气，进而提高了第一卤化物固态电解质的空气稳定性
。
[0025]本申请通过不同粒度不同性能的第一卤化物电解质和第二卤化物电解质的协同配合，可有效解决固态电解质膜无法兼具高的离子电导率和空气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种复合固态电解质膜，其特征在于，所述复合固态电解质膜包括第一卤化物固态电解质
、
第二卤化物固态电解质和粘结剂；其中，所述第一卤化物固态电解质的粒度范围
D90≥18
μ
m
；所述第二卤化物固态电解质的粒度范围
D90≤5
μ
m
；所述第一卤化物固态电解质包括
Li3InCl6、Li
2.9
In
0.9
Zr
0.1
Cl6、Li3In
0.6
La
0.4
Cl6、 Li
2.8
In
0.8
Zr
0.2
Cl6、Li
2.7
In
0.7
Zr
0.3
Cl6、Li
2.6
In
0.6
Zr
0.4
Cl6、Li
2.5
In
0.5
Zr
0.5
Cl6、Li
2.99
In
0.99
Zr
0.01
Cl6、Li
2.95
In
0.9
Zr
0.05
Cl6、Li
2.4
B
0.2
InCl6、Li
2.7
Al
0.1
InCl6、Li
2.34
Ga
0.22
InCl
5.4
I
0.6
中的至少一种或几种的组合；所述第二卤化物固态电解质包括
Li2Cu1InCl5SCN、Li2Cu1ScCl5BF4、Li2Cu1YCl5SCN、Li2Cu1InCl5SCN、Li1Cu2InCl4SCN2中的至少一种或几种的组合
。2.
根据权利要求1所述的复合固态电解质膜，其特征在于，所述第一卤化物固态电解质和所述第二卤化物固态电解...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雪，祁影，王卓璇，
申请(专利权)人：清陶昆山能源发展股份有限公司，
类型：发明
国别省市：