一种负热膨胀膜结构及其制备方法和在固态电池中的应用技术

本发明专利技术公开了一种负热膨胀膜结构，该负热膨胀膜结构包括两层负热膨胀膜和固态电解质层，另外本发明专利技术还公开了制备负热膨胀膜结构的方法和负热膨胀膜结构应用于固态电池。本发明专利技术的负热膨胀膜结构为在两层负热膨胀膜中间设置固态电解质层组成，其中负热膨胀膜在电池其余材料发生热胀冷缩现象时，提供热缩冷胀效应，保证电池内部各结构接触紧密，正常的离子传输通道不被阻断，有效的减缓固态电池在全寿命周期内，正、负电极材料和固态电解质由于热胀冷缩引起的接触电阻增大和电池内部应力变化导致的电池失效的风险，提升电池的安全性能，通过设置固态电解质层代替现有电池的隔膜，起到在不存在电解液的情况下，依然能够正常传输锂离子的作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于固态电池，具体涉及一种负热膨胀膜结构及其制备方法和在固态电池中的应用。

技术介绍

1、固态锂离子电池相较于液态锂离子电池，将具有易燃、易爆、易漏液、易分解的液态电解质替换成高机械性能、高热稳定性、耐高电压的固态电解质，且省去了液态电池的隔膜，节约了成本，因兼顾高能量密度和高安全性能，符合人们对电池的美好愿景，因此固态电池成为研究热点。

2、然而固态电池批量化应用还存在诸多困难，例如活性与固态电解质间的固-固界面接触阻抗大、电解质的离子电导率低、低温放电能力弱。界面阻抗主要受界面间隙和材料本身刚性影响；离子电导率低源于电解质本身的结构和种类；低温放电过程中电极片与电解质间的接触变弱，离子传输速率受到限制，导致低温电性能差，高温环境对固态电池的放电能力有一定的提升，但是材料的热胀冷缩特性会使电池内部应力急速增加，存在一定的安全隐患。

3、因此，迫切需要一种能够由温度变化引起的厚度变化的膜结构，以对抗电极材料热胀冷缩的普遍性质，从而拓宽固态电池的应用场景。

技术实现思路

1、本本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种负热膨胀膜结构，其特征在于，该负热膨胀膜结构包括两层负热膨胀膜(1)和在两层负热膨胀膜(1)中间设置的固态电解质层(2)；所述负热膨胀膜(1)由以下原料中的四种或五种组成：负热膨胀材料、粘接剂、有机溶剂、锂盐和固态电解质。

2.一种制备如权利要求1中所述的负热膨胀膜结构的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤一中所述粘接剂为PVDF或PVDF-HFP，所述有机溶剂为NMP、DMF或四氢呋喃，所述胶液中粘接剂的质量浓度为6％～10％；所述搅拌的时间大于4h。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于...

【技术特征摘要】

1.一种负热膨胀膜结构，其特征在于，该负热膨胀膜结构包括两层负热膨胀膜(1)和在两层负热膨胀膜(1)中间设置的固态电解质层(2)；所述负热膨胀膜(1)由以下原料中的四种或五种组成：负热膨胀材料、粘接剂、有机溶剂、锂盐和固态电解质。

2.一种制备如权利要求1中所述的负热膨胀膜结构的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤一中所述粘接剂为pvdf或pvdf-hfp，所述有机溶剂为nmp、dmf或四氢呋喃，所述胶液中粘接剂的质量浓度为6％～10％；所述搅拌的时间大于4h。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤二中所述负热膨胀材料为钨酸盐和钼酸盐中的一种或两种，所述钨酸盐为zrw2o8、sc2w3o12，所述钼酸盐为zrmo2o8、in2mo2o12，所述固态电解质为氧化物固态电解质、硫化物固态电解质或卤化物固态电解质中的一种或两种以上，所述氧化物固态电解质为latp、lzsp、llzo，所述硫化物固态电解质为lgps，所述卤化物固态电解质为li2mncl4、li2zncl4，所述粘接剂为pvdf或pvdf-hfp；所述负热膨胀材料、固态电解质和粘接剂的质量比为88～92：5～7：3～5，所述搅拌的时间大于4h。

5.一种制备如权利要求1中所述的负热膨胀膜结构的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤一中所述负热膨胀材料为钨酸盐和钼酸盐中的一种或两种，所述钨酸盐为zrw2o8、sc2w3o12，所述钼酸盐为zrmo2o8、in2mo2o12，所述固态电解质为氧化物固态电解质、硫化物固态电解质或卤化物固态电解质中的一种或两种以上，所述氧化物固态电解质为latp、lzsp、...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭俊，李晖，郑垚平，王宏宇，杨洪，何显峰，
申请(专利权)人：西安瑟福能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：