【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于能源储存，具体而言，涉及一种固态电解质膜及其制备方法。
技术介绍
1、固态电解质膜是一种在固态电池中使用的关键部件，它负责阻挡正负极的直接接触并在正负极之间传输锂离子，从而实现电池的充放电过程。固态电解质膜的性能直接影响到电池的能量密度、功率密度、循环寿命和安全性能等关键指标。因此，研发高性能的固态电解质膜是当前固态电池领域的重要研究方向之一。
2、现有的固态电解质膜主要是由无机陶瓷材料或有机聚合物材料制成。其中，无机陶瓷材料具有较高的离子导电率和较好的热稳定性，但其脆性较大，不易加工；而有机聚合物材料则具有较好的柔韧性和易加工性，但其离子导电率较低，且在高温下容易分解。为了解决这些问题，研究人员提出了多种解决方案，例如通过改变材料的组成和结构，或者通过添加其他功能材料来改善电解质膜的性能。
3、尽管现有的固态电解质膜技术已经取得了一定的进展，但是现有的固态电解质膜在阻隔其他液体和气体方面的性能较差，会影响电池的安全性能。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种固态电解质膜及其制备方法，本申请提供的固态电解质膜较好的机械性能和阻隔性能，能够提高电池的装配成功率，改善电池的安全性能。
2、在本专利技术的第一个方面，本专利技术提出了一种固态电解质膜，根据本专利技术的实施例，所述固态电解质膜包括电解质膜主体和框体，所述电解质膜主体包括骨架膜和填充于所述骨架膜上的
3、根据本专利技术上述实施例的固态电解质膜，包括电解质膜主体和框体，即固态电解质膜主要由骨架膜、固态电解质和框体三部分组成，且固态电解质填充在骨架膜中，骨架膜能够为固态电解质膜提供结构支撑，增强了固态电解质膜的机械强度，防止固态电解质膜在使用过程中发生破裂或变形。框体围设在电解质膜主体的边缘，起到固定和密封的作用，可以确保固态电解质不会从固体电解质膜的边缘挤压渗透出来，从而保持固态电解质膜的整体性和功能性，增强了电解质膜的阻隔性能，有利于提高电池的装配成功率，改善电池的安全性能。由此，本申请提供的固态电解质膜具有较好的机械性能和阻隔性能，有利于提高电池的装配成功率，改善电池的安全性能。
4、另外，根据本专利技术上述实施例的固态电解质膜还可以具有如下附加技术特征：
5、在本专利技术的一些实施例中，所述骨架膜的孔隙率为50％-95％。由此，能够形成更多的离子传导通道，有利于提高固体电解质膜的离子传导效率。
6、在本专利技术的一些实施例中，所述骨架膜的孔径为0.1mm-100mm。由此，有利于确保整个固态电解质膜的电化学性能均匀一致，提高了固体电解质膜的稳定性和可靠性。
7、在本专利技术的一些实施例中，所述骨架膜的厚度为5μm-20μm。由此，能够减少离子在固态电解质膜中的传输路径，降低传输阻力，从而提高离子的传输效率。
8、在本专利技术的一些实施例中，所述骨架膜的强度大于1mpa。由此，确保了骨架膜在固态电解质膜中能够抵御外界的机械压力或冲击力，避免发生变形或破坏。
9、在本专利技术的一些实施例中，所述骨架膜的材料包括聚酰亚胺、芳香族聚酰胺对位芳纶、间位芳纶、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏氟乙烯、纤维素和玻璃纤维中的至少一种。由此，能够确保骨架膜在固态电解质膜中保持结构的完整性和稳定性，有利于提高固态电解质膜的强度。
10、在本专利技术的一些实施例中，所述固态电解质的离子导电率大于10-3s/cm。由此，有利于提升电池的输出功率和循环寿命。
11、在本专利技术的一些实施例中，所述固态电解质包括固态电解质材料和粘结剂。由此，能够促使固态电解质填充进骨架部分的内部，可以提高固态电解质的机械强度和稳定性。
12、在本专利技术的一些实施例中，所述电解质材料包括氧化物电解质、硫化物电解质、卤化物电解质和聚合物电解质中的至少一种。由此，负责离子的传导和移动。
13、在本专利技术的一些实施例中，所述粘结剂包括聚偏二氟乙烯。由此，用于将电解质材料粘结在一起，形成稳定的固态结构，能够确保电解质材料之间的紧密连接，防止电解质泄漏和界面电阻的增加。
14、在本专利技术的一些实施例中，所述框体的厚度为5μm-30μm。由此，能够形成有效的密封，减少气体和液体的侵蚀，减少在压力作用下电解质从固态电解质膜边缘溢出的可能性，有利于提高电池的装配成功率，改善电池的安全性能。
15、在本专利技术的一些实施例中，所述框体的强度为3mpa-100mpa。由此，确保了框体在固态电解质膜中能够承受更大的外部压力和冲击，有效防止固态电解质膜结构的变形或破坏。
16、在本专利技术的一些实施例中，所述框体的材料包括聚酰亚胺、芳香族聚酰胺对位芳纶、间位芳纶、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏氟乙烯、纤维素、陶瓷和玻璃纤维中的至少一种。由此，能够形成有效的密封，减少气体和液体的侵蚀，减少在压力作用下电解质从固态电解质膜边缘溢出的可能性，从而有利于提高电池的装配成功率和安全性。
17、在本专利技术的第二个方面，本专利技术提出了一种制备固态电解质膜的方法，该方法包括：制备骨架膜；在所述骨架膜主体的边缘制备框体，得到带边框的骨架膜；在所述带边框的骨架膜上填充含有固态电解质的浆料形成电解质膜主体，得到固态电解质膜。由此，该制备固态电解质膜的工艺简单，成本较低，有利于大规模应用，且得到的固态电解质膜具有较高的机械强度和较好的离子导电率及阻隔性能，有利于改善电池的能量密度和功率密度的同时，还可以提高电池的装配成功率和安全性能。
18、在本专利技术的一些实施例中，制备电解质膜主体的方法包括：将固态电解质材料、粘结剂和有机溶剂混合，得到固态电解质浆料；将固态电解质浆料填充在带边框的骨架膜上，得到电解质膜主体。由此，该制备固态电解质膜的工艺简单，成本较低，有利于大规模应用，且得到的固态电解质膜具有较高的机械强度和较好的离子导电率及阻隔性能，有利于改善电池的能量密度和功率密度的同时，还可以提高电池的安全性能。
19、本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
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1.一种固态电解质膜，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的固态电解质膜，其特征在于，所述骨架膜的孔隙率为50％-95％；
3.根据权利要求1所述的固态电解质膜，其特征在于，所述骨架膜的厚度为5μm-20μm；
4.根据权利要求1-3中任一项所述的固态电解质膜，其特征在于，所述骨架膜的材料包括聚酰亚胺、芳香族聚酰胺对位芳纶、间位芳纶、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏氟乙烯、纤维素和玻璃纤维中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的固态电解质膜，其特征在于，所述固态电解质的离子导电率大于10-3S/cm；
6.根据权利要求5所述的固态电解质膜，其特征在于，所述电解质材料包括磷酸钛铝锂电解质、锂镧锆氧型电解质、锂镧钽氧型电解质、硫银锗矿型电解质、Li10GeP2S12、硫代砷酸锂电解质、聚环氧乙烷聚合物电解质、聚偏二氣乙烯聚合物电解质、聚偏二氣乙烯-共六氣丙烯聚合物电解质、聚丙烯腈聚合物电解质、聚碳酸亚乙酯聚合物电解质和聚氧化乙烯的衍生物聚合物电解质中的至少一种；
7.根据权利要求1所述的固态电
8.根据权利要求1所述的固态电解质膜，其特征在于，所述框体的材料包括聚酰亚胺、芳香族聚酰胺对位芳纶、间位芳纶、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏氟乙烯、纤维素、陶瓷和玻璃纤维中的至少一种。
9.一种制备权利要求1-8中任一项所述的固态电解质膜的方法，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，制备电解质膜主体的方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种固态电解质膜，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的固态电解质膜，其特征在于，所述骨架膜的孔隙率为50％-95％；
3.根据权利要求1所述的固态电解质膜，其特征在于，所述骨架膜的厚度为5μm-20μm；
4.根据权利要求1-3中任一项所述的固态电解质膜，其特征在于，所述骨架膜的材料包括聚酰亚胺、芳香族聚酰胺对位芳纶、间位芳纶、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏氟乙烯、纤维素和玻璃纤维中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的固态电解质膜，其特征在于，所述固态电解质的离子导电率大于10-3s/cm；
6.根据权利要求5所述的固态电解质膜，其特征在于，所述电解质材料包括磷酸钛铝锂电解质、锂镧锆氧型电解质、锂镧钽氧型电解质、硫银锗矿型...
【专利技术属性】
技术研发人员：毛玉琼，任东生，芮新宇，华锐，卢兰光，欧阳明高，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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