复合固态电解质制造技术

本发明专利技术提供了一种复合固态电解质

【技术实现步骤摘要】
复合固态电解质、复合固态电解质片及其制备方法和化学电池


[0001]本专利技术涉及电解质
，具体而言，涉及一种复合固态电解质
、
复合固态电解质片及其制备方法和化学电池
。

技术介绍

[0002]固态电解质具有较宽的电化学窗口与工作温度范围，不泄漏
、
不可燃
、
不存在安全性问题
。
固态电解质主要可以分为玻璃型电解质
、
陶瓷型电解质与聚合物电解质
。
固态电解质片在固态电池中，不仅具有离子传导功能，而且作为正负极的绝缘组件，需要具有一定的力学性能
。
虽然加入一些聚合物纤维与玻璃纤维用于改善电解质片强度，但聚合物纤维一方面易于缠绕
、
分散性较差，且一般较粗，对离子电导率影响较为明显，另一方面较为柔软，且与电解质颗粒由于化学本质的差异，亲和力较差，增强效果不足；玻璃纤维比较粗且脆，对离子电导率影响较为明显
。
[0003]有鉴于此，特提出本专利技术
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种复合固态电解质
、
复合固态电解质片及其制备方法和化学电池，以解决现有技术中的通过加入聚合物纤维或玻璃纤维来改善电解质片的强度，聚合物纤维或玻璃纤维对离子电导率影响明显，且力学改善不足的问题
。
[0005]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种复合固态电解质，该复合固态电解质包括晶须和固态电解质，且晶须在复合固态电解质中的质量含量为
0.5
～
20
％；其中，固态电解质包括聚合物电解质和非聚合物电解质中的至少一种，且非聚合物电解质包括玻璃或陶瓷型电解质中的至少一种
。
[0006]进一步地，聚合物电解质包括聚合物和任选的锂盐，且优选聚合物和锂盐的质量比为
99:1
～
50:50
；其中，聚合物包括聚醚
、
聚氧化乙烯
、
聚偏氟乙烯
、
聚甲基丙烯酸酯
、
聚丙烯酸腈
、
聚苯乙烯
、
聚碳酸酯
、
聚氧乙烯
、
聚酰胺
、
聚酰亚胺和环氧树脂中的至少一种；锂盐包括
LiN(CF3SO2)2、LiN(FSO2)2、LiClO4、LiCF3SO3、LiBF4、LiPF4、LiAsF6和
LiB(C2O4)2中的至少一种
。
[0007]进一步地，聚合物电解质还包含液体组分，液体组分包括有机溶剂
、M
w
＜
1000
的小分子量聚合物或离子液体中的至少一种
。
[0008]进一步优选地，聚合物和液体组分的质量比为
99:1
～
40:60。
[0009]进一步地，玻璃或陶瓷型电解质各自独立地为颗粒状，且
D50
为
0.5
～
50
μ
m。
[0010]进一步地，玻璃或陶瓷型电解质各自独立地具有式
(Ⅰ)
～式
(Ⅳ)
所示通式中的至少一种：
[0011]x1Li
a
By1C
c
D
d
z1P2S5式
(Ⅰ)
；
[0012]式
(Ⅰ)
中，
0≤x1
＜
100
，
0≤y1<100
，
0≤z1<100
，
a
＝1或2，
c
＝1或2，
d
＝
1、2
或5；
B
为
S、Cl、Br
或
I
中的至少一种，
C
为
Li、Si、Ge、P、Sn
或
Sb
中的至少一种，
D
为
Cl、Br、I、O、S
或
Se
中的至少一种；
[0013]Li
1+x
M
x
Ti2‑
x
(PO4)3式
(Ⅱ)
；
[0014]式
(Ⅱ)
中，0＜
x
＜2，
M
为
Al、In、Ge、Ga、Y、Lu
或
La
中的至少一种；
[0015]Li
0.5
‑
3m
La
0.5+m
TiO3式
(Ⅲ)
；
[0016]式
(Ⅲ)
中，0＜
m
＜
0.15
；
[0017]Li7‑
n
La3Zr2‑
n
M
’
n
O
12
式
(Ⅳ)
；
[0018]式
(Ⅳ)
中，
0≤n≤2
，
M
’
为
Zr、Hf、Sn、Nb、Y、W
或
Ta
中的至少一种
。
[0019]进一步地，非聚合物电解质还包括粘结剂，且粘结剂在非聚合物电解质中的质量含量为
0.1
～
10
％
。
[0020]进一步地，晶须的材料包括氧化铝
、
碳化硅
、
碳化硼
、
二氧化铝
、
氮化硅
、
钛酸钾
、
硼酸铝
、
钛酸钾
、
硼酸铝
、
氧化镁
、
氧化锌中的至少一种；和
/
或，晶须的直径为
10nm
～5μ
m
，长径比为
10
～
100。
[0021]进一步地，晶须的表面还包覆有改性层，改性层的厚度为1～
100nm。
[0022]进一步地，改性层的材料包括
LiF、LiCl、LiBr、Li2O、Li3N
或
Li
a
MO
b
中的至少一种；其中，
Li
a
MO
b
中，
0.5≤a≤4
，
0.5≤b≤5
，
M
为
B、Al、Ga、Si、C、Ge、Sn、N、P、As、V、Nb、Ti、Zr
中的至少一种
。
[0023]为了实现上述目的，根据本专利技术的另一个方面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种复合固态电解质，其特征在于，所复合固态电解质包括晶须和固态电解质，且所述晶须在所述复合固态电解质中的质量含量为
0.5
～
20
％；其中，所述固态电解质包括聚合物电解质或非聚合物电解质中的至少一种，且所述非聚合物电解质包括玻璃或陶瓷型电解质中的至少一种
。2.
根据权利要求1所述的复合固态电解质，其特征在于，所述聚合物电解质包括聚合物和任选的锂盐，且优选所述聚合物和所述锂盐的质量比为
99:1
～
50:50
；所述聚合物包括聚醚
、
聚氧化乙烯
、
聚偏氟乙烯
、
聚甲基丙烯酸酯
、
聚丙烯酸腈
、
聚苯乙烯
、
聚碳酸酯
、
聚氧乙烯
、
聚酰胺
、
聚酰亚胺和环氧树脂中至少一种；所述锂盐包括
LiN(CF3SO2)2、LiN(FSO2)2、LiClO4、LiCF3SO3、LiBF4、LiPF4、LiAsF6和
LiB(C2O4)2中的至少一种；优选地，所述聚合物电解质还包含液体组分，所述液体组分包括有机溶剂
、M
w
＜
1000
的小分子量聚合物或离子液体中的至少一种；进一步优选地，所述聚合物和所述液体组分的质量比为
99:1
～
40:60。3.
根据权利要求1所述的复合固态电解质，其特征在于，所述玻璃或陶瓷型电解质各自独立地为颗粒状，且
D50
为
0.5
～
50
μ
m
；所述玻璃或陶瓷型电解质各自独立地具有式
(Ⅰ)
～式
(Ⅳ)
所示通式中的至少一种：
x1Li
a
By1C
c
D
d
z1P2S5式
(Ⅰ)
；式
(Ⅰ)
中，
0≤x1
＜
100
，
0≤y1<100
，
0≤z1<100
，
a
＝1或2，
c
＝1或2，
d
＝
1、2
或5；
B
为
S、Cl、Br
或
I
中的至少一种，
C
为
Li、Si、Ge、P、Sn
或
Sb
中的至少一种，
D
为
Cl、Br、I、O、S
或
Se
中的至少一种；
Li
1+x
M
x
Ti2‑
x
(PO4)3式
(Ⅱ)
；式
(Ⅱ)
中，0＜
x
＜2，
M
为
Al、In、Ge、Ga、Y、Lu
或
La
中的至少一种；
Li
0.5

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，潘瑞军，朱冠楠，
申请(专利权)人：上海轩邑新能源发展有限公司，
类型：发明
国别省市：