【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池材料，涉及一种自支撑全固态电解质膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、锂离子电池由于具有高能量密度、长循环寿命、无记忆效应等优势而成为消费类电子电池与新能源汽车动力电池的首选。然后锂离子电池使用有机易燃的有机溶剂作为电解液，存在较大的安全风险，随着新能源汽车的规模普及，新能源汽车自然事件数量也呈现快速增加的趋势。
2、开发固态电解质替代现有的电解液从根本上避免易燃有机溶剂的使用是提升锂离子电池安全性提升、实现锂离子电池本征安全的重要途径。但固态电解质成膜难、固态电解质正负极兼容性差、电解质膜离子电导低等问题仍然是限制全固态电池开发与应用的瓶颈。
3、cn109742443a公开了一种固态电解质膜，其所述固态电解质膜包括：固态电解质基膜；热敏电阻层，热敏电阻层设置在固态电解质基膜的至少一面；热敏电阻层包括聚合物和分布于聚合物中的导电粒子。
4、cn111725561a公开了一种固态电解质及其制备方法、全固态电池，其所述固态电解质包括重叠的用于与正极活性层接触的第一电解质层和用于与负极活性层接触的第二电解质层。其中，第一电解质层的材料为卤化物无机电解质材料；第二电解质层的材料为反钙钛矿材料。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种自支撑全固态电解质膜及其制备方法和应用，本专利技术通过简单的一体化制备方法，制备出一种多层结构差异化固态电解质，提高电解质与正负极兼容性的同时保证离子传输能力，提高倍率性能。
2、为达到
3、第一方面，本专利技术提供了一种自支撑全固态电解质膜，所述自支撑全固态电解质膜包括多孔骨架、设置于所述多孔骨架两侧的第一固态电解质层和第二固态电解质层以及设置于所述第一固态电解质层表面远离多孔骨架一侧的第三固态电解质层，所述第一固态电解质层包括卤化物电解质，所述第二固态电解质层包括高离子电导硫化物电解质，所述第三固态电解质层包括耐还原硫化物电解质。
4、本专利技术通过设计多层结构差异化固态电解质材料，第一固态电解质层设置正极稳定的卤化物电解质，第二固态电解质层设置高离子电导硫化物电解质，第三固态电解质层包括负极稳定的耐还原硫化物电解质，实现电解质与正负极的匹配兼容，主体材料使用高离子电导硫化物固态电解质材料，保证了固态电解质膜的离子传输性能，助力高倍率全固态电池的量产。
5、优选地，所述自支撑全固态电解质膜的厚度为15~30μm，例如：15μm、16μm、18μm、20μm或25μm等，不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
6、优选地，所述自支撑全固态电解质膜的离子电导率为1×10-3~10×10-3s/cm，例如：1×10-3s/cm、2×10-3s/cm、5×10-3s/cm、8×10-3s/cm或10×10-3s/cm等，不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
7、优选地，所述多孔骨架包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚丙烯腈、尼龙、天然纤维或无纺布中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括聚乙烯和聚丙烯的组合、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰胺的组合、聚丙烯腈、尼龙和天然纤维的组合、聚乙烯、聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的组合、聚酰胺和无纺布的组合等。
8、优选地，所述多孔骨架的厚度为5~16μm，例如：5μm、8μm、10μm、12μm或16μm等，不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
9、优选地，所述多孔骨架的孔径为0.2~3mm，例如：0.2mm、0.5mm、1mm、2mm或2mm等，不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
10、优选地，所述第一固态电解质层的厚度为0.5~8μm，例如：0.5μm、2.5μm、3μm、4μm或8μm等，不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
11、优选地，所述卤化物电解质的化学式为lixmb6，m包括y、zr、in、sc、ta或la中的任意一种或至少两种的组合，b包括cl、br或i中的任意一种或至少两种的组合，2≤x≤3。
12、优选地，所述第二固态电解质层的厚度为10~20μm，例如：10μm、12μm、15μm、18μm或20μm等，不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
13、优选地，所述高离子电导硫化物电解质包括li10gep2s12 、li9.54si1.74p1.44s11.7cl0.3或其元素掺杂改性材料中的任意一种或至少两种的组合。
14、优选地，所述第二固态电解质层还包括粘结剂。
15、优选地，所述粘结剂包括聚四氟乙烯（ptfe）。
16、优选地，所述粘结剂还包括聚偏氟乙烯（pvdf）、聚丙烯腈（pan）、聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）、聚丙烯酸（paa）或聚乙烯（pe）中的任意一种或至少两种的组合。
17、优选地，所述第二固态电解质层中粘结剂的质量分数为0.5~3%，例如：0.5%、1%、1.5%、2%或3%等，不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
18、优选地，所述第三固态电解质层的厚度为0.5~8μm，例如：0.5μm、2.5μm、3μm、4μm或8μm等，不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
19、优选地，所述耐还原硫化物电解质包括li(6-x)ps(5-x)x(1+x)和/或yli2s·(1-y)p2s5，其中，x包括cl、br或i中的任意一种或至少两种的组合，0≤x≤0.6，0.2≤y≤0.8及与li(6-x)ps(5-x)x(1+x) 或yli2s·(1-y)p2s5相同结构的元素掺杂材料中的一种或多种组合。
20、第二方面，本专利技术提供了一种如第一方面所述自支撑全固态电解质膜的一体化制备方法，所述一体化制备方法包括以下步骤：
21、（1）将高离子电导硫化物电解质材料与粘结剂混合均匀，低速搅拌加入电极粘结剂后，高速升温进行粘结剂纤维，得到混合物料；
22、（2）将混合物料加入两侧第一辊与第二辊之间，在一侧第三辊与第四辊之间加入卤化物电解质材料，在另一侧第三辊与第四辊之间加入耐还原硫化物电解质材料；
23、（3）在两侧第四辊压力作用下两侧的双层电解质粘合穿透到多孔骨架支持体，得到所述自支撑全固态电解质膜。
24、本专利技术针对无机固态电解质成膜难、强度低的问题，提供了一种自支撑全固态电解质膜的一体化制备方法，所述方法通过设置多个辊轴及位置关系，同时将多种电解质物料分层复合，估计固态电解质层的结合强度高，制得固态电解质的正负极兼容性好、电解质膜离子电导率高。
25、优选地，步骤（2）所述第一辊、第二辊、第三辊和第四辊的温度独立地为100~200℃，例如：100℃、120℃、1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自支撑全固态电解质膜，其特征在于，所述自支撑全固态电解质膜包括多孔骨架、设置于所述多孔骨架两侧的第一固态电解质层和第二固态电解质层以及设置于所述第一固态电解质层表面远离多孔骨架一侧的第三固态电解质层，所述第一固态电解质层包括卤化物电解质，所述第二固态电解质层包括高离子电导硫化物电解质，所述第三固态电解质层包括耐还原硫化物电解质。
2.如权利要求1所述的自支撑全固态电解质膜，其特征在于，所述自支撑全固态电解质膜的厚度为15~30μm；
3.如权利要求1所述的自支撑全固态电解质膜，其特征在于，所述多孔骨架包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚丙烯腈、尼龙、天然纤维或无纺布中的任意一种或至少两种的组合；
4.如权利要求1所述的自支撑全固态电解质膜，其特征在于，所述第一固态电解质层的厚度为0.5~8μm；
5.如权利要求1所述的自支撑全固态电解质膜，其特征在于，所述第二固态电解质层的厚度为10~20μm；
6.如权利要求1所述的自支撑全固态电解质膜，其特征在于，所述第三固态电解质层的厚度为0.5~8μm；<...
【技术特征摘要】
1.一种自支撑全固态电解质膜，其特征在于，所述自支撑全固态电解质膜包括多孔骨架、设置于所述多孔骨架两侧的第一固态电解质层和第二固态电解质层以及设置于所述第一固态电解质层表面远离多孔骨架一侧的第三固态电解质层，所述第一固态电解质层包括卤化物电解质，所述第二固态电解质层包括高离子电导硫化物电解质，所述第三固态电解质层包括耐还原硫化物电解质。
2.如权利要求1所述的自支撑全固态电解质膜，其特征在于，所述自支撑全固态电解质膜的厚度为15~30μm；
3.如权利要求1所述的自支撑全固态电解质膜，其特征在于，所述多孔骨架包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚丙烯腈、尼龙、天然纤维或无纺布中的任意一种或至少两种的组合；
4.如权利要求1所述的自支撑全固态电解质膜，其特征在于，所述第一固态电解质层的厚度为0.5~8μm...
【专利技术属性】
技术研发人员：李云明，李万隆，胡建伟，马勇，和冲冲，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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