【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种固态电解质膜及其制备方法，属于电池。
技术介绍
1、固态电池作为下一代储能装置，给行业给予了很深的期望，其可以解决当下锂离子电池的安全风险，从而解决目前新能源汽车燃烧爆炸的行业痛点。固态电池可以解决锂金属枝晶的问题，从而可以使得使用锂金属作为负极成为可能，可以大大的提高锂电池的比能量，是行业发展的重点方向。
2、目前固态电池在材料开发、加工工艺、装备等方面都和现有锂离子电池有很大的不同，如何实现固态电池的量产工艺，最大限度借用现有锂离子电池生产的工艺及装备，是固态电池发展的重要方面。
3、现有固态电池开发着重于固态电解质的开发，然后固态电解质如何使用，大多还处在实验室阶段，适应大规模制造的工艺方法和装备还没有出现。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种固态电解质膜。
2、所述固态电解质膜由固态电解质颗粒与粘结剂构成；所述固态电解质为锂盐，例如lipo2f2、liasf4、lipf6、libf4及其混合物；所述粘结剂为聚合物，例如pva、ptfe、pvdf、pp、pe、sbr、cmc、氟化橡胶、聚氨酯中的一种或多种。
3、所述固态电解质颗粒与所述粘结剂的质量比为1:(3～5)。
4、上述锂盐颗粒的作用在于提供锂离子，供固态电池使用中传导锂离子用。
5、所述锂盐颗粒平均粒径不超过5μm，优选200-500nm。
6、在传统的电解液中，libf4的工作温度区间更宽，高温下稳定性
7、本专利技术所述锂盐优选为lipo2f2和libf4的混合物；当lipo2f2和libf4的质量比为1:(1～10)时，制得的固态电解质膜具有更加优越的减小晶界阻抗性能，并展现了优化固态电解质膜的离子电导率的效果。
8、上述粘结剂主要是提供固态电解质膜的塑性，使得电解质膜可以加工成为现有隔离膜的卷材形态，具有一定的宽度，可以承受一定的拉力，且平整均匀；从而可以在生产电池时通过叠片或卷绕的方式使用，还能提高产品的一致性。
9、所述固态电解质膜具有超过45％的孔隙率，优选孔隙率大于50％以上。
10、上述固态电解质膜可应用于固态锂电池隔膜，在全固态电池成熟之前，对于准固态电池，有着良好的适应性，提供了优良的锂离子导通性能，并且进一步降低了固态电解质膜与电极间的界面阻抗，保证了固态电池的应用性能。
11、本专利技术的另一目在于提供上述固态电解质膜的制备方法。
12、所述制备固态电解质膜的方法包括将固态电解质、粘接剂、添加剂混合后辊压成形，经加热除气，热压定形，得到所述固态电解质膜。
13、图2是本专利技术提供的一种制备固态电解质膜的工艺过程。该工艺采用配料、预混、混料工序，将固态电解质、粘接剂、添加剂通过搅拌、超声等作用，在宏观及微观上都均匀的分散开；然后将粉料分散为均匀的薄层，通过辊压的方式，将粉体薄层辊压为薄膜，经过加热脱气，除去其中的添加剂，再热压成形，得到所述的固态电解质膜。
14、所述添加剂可以是石蜡、油、水或nmp；在制备过程中，所述添加剂可以促进物料均匀成型，使制得的膜层平整。
15、所述添加剂在制备过程中的加热阶段气化，在得到成品前被去除，得到仅含有固态电解质颗粒与粘结剂的固态电解质膜。
16、所述方法采用配料、预混、混料工序，将固态电解质、粘接剂、添加剂通过搅拌、超声等作用，在宏观及微观上都均匀的分散开。然后通过将粉料分散为均匀的薄层，以辊压的方式，将粉体辊压为薄膜，再经过加热脱气，除去其中的添加剂，通过热压成形，得到固态电解质膜。
17、配料采用人工或自动投送、称量等设备，预混一般采用预混设备如搅拌机、捏合机等，混料一般采用具有混料和分散功能的行星搅拌机、超声波搅拌机、螺杆混料机、vc混料机、捏合机等中的一种或多种配合使用。
18、图3提供了应用于本专利技术的一种含辊压成形、加热/除气、热压定形的设备。该设备包含如下功能模块：投料桶c1、给料器c2、均匀铺设装置c3、一次压辊c4、二次辊压c5、烘箱c6、辊压定形c7、收卷c8,该设备还应包括具有张力控制和纠偏功能的模块。其中c6烘箱包含有气流控制和加热控制功能，一般的采用电阻、红外等加热方式，采用开环/闭环的气流循环/排放装置，可以实现对温度和流场的控制，还可以实现对添加剂的蒸发排放。在c7至c8之间还设置切边装置，以实现收卷后的物料边是齐整的，有利于纠偏收卷及后续使用。
19、将固态电解质、粘接剂和添加剂，投入投料桶c1，经过螺杆给料器c2混合均匀，进入均匀铺设装置c3；所述c3为安装有机械、超声波振动装置的物料装置，可以实现让物料均匀的铺设成一层，送入辊压口进入辊压工序；辊压工序c4、c5、c7是冷辊压/热辊压，可以提供辊面温度-50℃至400℃。一次压辊c4/二次辊压c5与辊压定形c7之间设置有烘箱c6，用来烘干辊压后的膜。经过烘箱烘干，膜层中的石蜡挥发掉，得到固态电解质膜，经收卷c8，得到成品。
20、所述设备通过具有张力控制和纠偏功能的模块，实现对过程的控制。
21、本专利技术所述固态电解质膜及其制备方法，可以利用现有锂离子电池生产工艺及装备，不需要投入大量改造资金，即可满足工艺要求。
22、本专利技术进一步提供一种电池，所述电池包括正极片、固态电解质膜和金属锂负极，所述固态电解质膜为上述的固态电解质膜，或采用上述方法得到的固态电解质膜。
23、本专利技术所述固态电解质膜用于制备锂电池，膜致密性均匀，且离子电导率高；同时本专利技术所提供的制备方法工艺简单，制备得到的膜厚度稳定，易于工业化生产和应用。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种固态电解质膜，其特征在于，所述固态电解质膜由固态电解质颗粒与粘结剂构成；所述固态电解质为锂盐，所述粘结剂为聚合物，所述固态电解质颗粒与所述粘结剂的质量比为1:(3～5)。
2.根据权利要求1所述的固态电解质膜，其特征在于，所述锂盐为LiPO2F2、LiAsF4、LiPF6、LiBF4或其混合物。
3.根据权利要求2所述的固态电解质膜，其特征在于，所述锂盐为LiPO2F2和LiBF4的混合物；所述LiPO2F2和LiBF4的质量比为1:(1～10)。
4.根据权利要求1或2或3所述的固态电解质膜，其特征在于，所述锂盐颗粒平均粒径不超过5μm。
5.根据权利要求4所述的固态电解质膜，其特征在于，所述锂盐颗粒平均粒径为200-500nm。
6.根据权利要求1所述的固态电解质膜，其特征在于，所述聚合物为PVA、PTFE、PVDF、PP、PE、SBR、CMC、氟化橡胶、聚氨酯中的一种或多种。
7.根据权利要求1-6任一所述的固态电解质膜，其特征在于，所述固态电解质膜具有超过45％的孔隙率；优选孔隙率大于50％以
8.权利要求1-7任一所述固态电解质膜的制备方法，其特征在于，所述制备固态电解质膜的方法包括将固态电解质、粘接剂、添加剂混合后辊压成形，经加热除气，热压定形，得到所述固态电解质膜。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述添加剂是石蜡、油、水或NMP。
10.一种电池，其特征在于，所述电池包括正极片、固态电解质膜和金属锂负极，所述固态电解质膜为权利要求1-7任一项所述的固态电解质膜或采用权利要求8或9的方法得到的固态电解质膜。
...【技术特征摘要】
1.一种固态电解质膜，其特征在于，所述固态电解质膜由固态电解质颗粒与粘结剂构成；所述固态电解质为锂盐，所述粘结剂为聚合物，所述固态电解质颗粒与所述粘结剂的质量比为1:(3～5)。
2.根据权利要求1所述的固态电解质膜，其特征在于，所述锂盐为lipo2f2、liasf4、lipf6、libf4或其混合物。
3.根据权利要求2所述的固态电解质膜，其特征在于，所述锂盐为lipo2f2和libf4的混合物；所述lipo2f2和libf4的质量比为1:(1～10)。
4.根据权利要求1或2或3所述的固态电解质膜，其特征在于，所述锂盐颗粒平均粒径不超过5μm。
5.根据权利要求4所述的固态电解质膜，其特征在于，所述锂盐颗粒平均粒径为200-500nm。
6.根据权利要求1所述的固态...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄倩，梁剑文，马小利，刘丙学，高哲峰，
申请(专利权)人：国联汽车动力电池研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。