【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂电池，具体而言，涉及一种固态电解质膜、制备方法及锂离子电池。
技术介绍
1、电解质膜在锂电池中，作为将正负极及其活性物质分隔开而不可或缺的部分。采用干法制备的固态电解质膜，不需要引入溶剂，在降低成本的同时还能规避溶剂对电解质的不利影响。其中无机固态电解质具有高的离子电导率，但因其为无机物，故采用干法成膜时往往需要添加纤维化能力好，与无机物材料复合成膜难度低的ptfe粘结剂。然而ptfe粘结剂在与负极接触时，由于负极电位低且会提供电子，导致ptfe被还原分解，生成导电网络，致使电池软短路。
2、现有技术中，主流的解决方案包括：一、采用粉末压制得到电解质膜，但其厚度较厚、且不具备柔性，不仅放大制造困难，而且得到的电池材料能量密度较差；二、少量加入ptfe减少副反应，并在一侧加入无纺布以保证机械性能，然而无纺布是离子不良导体，会影响电池的性能。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种固态电解质膜、制备方法及锂离子电池，既保持了高离子电导率，又解决了固态电解质膜中ptfe粘结剂对负极不稳定的问题。
2、为此，本专利技术的第一目的在于提供一种固态电解质膜。
3、本专利技术的第二目的在于提供一种固态电解质膜的制备方法。
4、本专利技术的第三目的在于提供一种锂离子电池。
5、为实现本专利技术的第一目的，本专利技术的技术方案提供了一种固态电解质膜，包括：电解质层，电解质层包括：硫化物和ptfe粘结剂；聚合物前驱体层，聚合物前
6、进一步地，ptfe粘结剂的分子量>10000000。大分子量的ptfe粘结剂可以在保证用量的前提下，提高机械强度。
7、与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：本专利技术固态电解质膜的电解质层包括硫化物，硫化物的离子电导率更高，具有良好的机械性能、电化学稳定性和界面稳定性，能够与聚合物前驱体层协同使得固态电解质膜强度更高。聚合物前驱体层中的多烯基聚合物由于其成膜后形成三维网状结构，使其能够提供更好的机械支撑，增强固态电解质膜的结构稳定性，有效抵抗外部应力，防止电解质膜在电池循环过程中出现断裂或损坏，强度更高，无需无纺布等不良导体加入；其三维网络结构有助于锂离子的传输，从而提高电解质膜的离子电导率；多烯基聚合物可以通过与锂金属形成稳定的界面，减少不良反应，从而提高电池的安全性和循环寿命。
8、在本专利技术的一个技术方案中，聚合物前驱体层的厚度为1μm-5μm。
9、与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：本专利技术通过控制聚合物前驱体层的厚度控制固态电解质膜拉伸性能，以及电化学性能。聚合物前驱体层的厚度大于5μm时，拉伸强度高，但是由于聚合物前驱体层的离子电导率不如硫化物固态电解质的离子电导率高，故成膜过厚会导致性能的恶化；聚合物前驱体层的厚度小于1μm的情况下，成膜过薄，导致无法有效避免硫化物固态电解质中的ptfe与负极的接触反应，导致电学性能恶化；本专利技术通过大量研究发现聚合物前驱体层的厚度为1μm-5μm的情况下，适当厚度的聚合物前驱体层可以在保持固态电解质膜稳定性的同时，确保其良好的加工性和界面接触性，且此时固态电解质膜的拉伸性能、稳定性、电解质层和聚合物前驱体层的界面相容性、电极间的界面相容性以及其电化学性能均呈现整体提升。
10、在本专利技术的一个技术方案中，多烯基聚合物的分子量为600-1500。
11、与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：本专利技术通过控制多烯基聚合物的分子量控制固态电解质膜拉伸性能，以及电化学性能。相同质量的多烯基聚合物，分子量的大小决定了其流动性、单体数量及其成膜的孔隙等。分子量越小，意味着单体数量越多，成膜时形成的三维网络更多，拉伸性能越强，但太多的三维网络也会导致固态电解质膜更硬，不利于界面接触从而影响电化学性能。分子量为600-1500的多烯基聚合物，聚合物的流动性和可加工性得到了平衡，在制备过程中形成的固态电解质膜均匀且无缺陷；有助于控制聚合物前驱体层的孔隙大小和分布，成膜时三维网络及其拉伸性能适中，从而增强固态电解质膜的电化学性能。
12、在本专利技术的一个技术方案中，聚合物前驱体按照质量份包括：离子液体，50质量份-60质量份；多烯基聚合物，10质量份-20质量份；锂盐，20质量份-30质量份；引发剂，2质量份-4质量份。
13、与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：本专利技术聚合物前驱体中，离子液体和锂盐的比例决定电解质膜的离子传导能力，在此比例下，有助于形成较好的离子传导通道，从而提高固态电解质的离子电导率；少量多烯基聚合物的加入可以增强固态电解质膜的结构稳定性、减少不良反应以及增加机械强度；微量的引发剂的添加有助于控制聚合反应的速度和程度，从而使得电解质膜的制备过程更加可控，有利于实现均匀无缺陷的聚合物前驱体层的形成。
14、为实现本专利技术的第二目的，本专利技术的技术方案提供了一种固态电解质膜的制备方法，制备方法包括以下步骤：s100、在惰性气体保护气氛下，将硫化物固态电解质、ptfe粘结剂研磨混合均匀后，辊压成膜，制得电解质层；s200、在惰性气体保护气氛下，制备聚合物前驱体；s300、将聚合物前驱体涂覆在电解质层，加热固化后，制得固态电解质膜。
15、进一步地，制备方法还包括：s400、在惰性气体保护气氛下，将三元正极材料、硫化物固态电解质、ptfe粘结剂以及导电碳按60-90：10-40：0.1-10：1-5的质量比称量好，研磨混合均匀后用辊压机在50-150℃反复辊压，制得正极；s500、在惰性气体保护气氛下，将石墨负极材料、硫化物固态电解质、ptfe粘结剂按50-70：50-30：0.1-10的质量比称量好，研磨混合均匀后用辊压机在50-150℃反复辊压，制得负极；s600、将负极、固态电解质膜和正极依次放入组装装置，加压，制得锂离子电池。值得注意的，在进行s600组装步骤时，将固态电解质膜的聚合物前驱体层设于靠近负极侧。
16、进一步地，制备方法均在手套箱中进行。
17、与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：可以理解的，为了避免其与空气中的氧气或水蒸气反应，所以制备方法在惰性气体保护气氛下进行。采用本专利技术制备方法得到的硫化物固态电解质，具有高离子电导率，且解决了固态电解质膜中ptfe粘结剂对负极不稳定的问题。
18、在本专利技术的一个技术方案中，在s100中，ptfe粘结剂的添加量为硫化物固态电解质的0.1%-10%；和/或在s100中，辊压的温度为50℃-150℃。
19、与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：本专利技术控制ptfe粘结剂的添加量，确保材料的结构稳定性和电子传导性；通过辊压将材料压实，以形成均匀、致密的膜层，辊压的温度通常需要根据电解质材料的特性来确定，本专利技术控制辊压温度在50℃-150℃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，所述固态电解质膜包括：
2.根据权利要求1所述的固态电解质膜，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的固态电解质膜，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的固态电解质膜，其特征在于，所述聚合物前驱体按照质量份包括：
5.根据权利要求4所述的固态电解质膜，其特征在于，
6.一种如权利要求1至5任一项所述的固态电解质膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，S200具体包括：
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括：正极活性材料、负极活性材料以及如权利要求1-5任一项所述的固态电解质膜。
【技术特征摘要】
1.一种固态电解质膜，其特征在于，所述固态电解质膜包括：
2.根据权利要求1所述的固态电解质膜，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的固态电解质膜，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的固态电解质膜，其特征在于，所述聚合物前驱体按照质量份包括：
5.根据权利要求4所述的固态电解质膜，其特征在于，
6.一种如权利要求1至5任一项所...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭军，李林燕，滕贺，刘继康，冯道言，
申请(专利权)人：宁波容百新能源科技股份有限公司，
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。