[发明专利]固体电解质膜及其制备方法

说明书

技术领域

本申请属于锂离子电池技术领域，特别是涉及一种固体电解质膜及其制备方法。

背景技术

目前，商用锂离子电池中使用可燃性液态有机电解质，在充放电过程中会释放可燃性气体，漏夜、腐蚀电极甚至发生起火、燃烧等安全事故。无机固体电解质，具有高的离子电导率，室温可达10^-3Scm^-1，同时具有较高的热稳定性和电化学稳定性，能够在高温等特殊环境下工作，能够有效地抑制漏夜、腐蚀电极等问题，大大提高锂离子电池的安全性能，然而，无机固体电解质存在脆而硬、没有弹性不易加工，尤其是其与电极接触界面阻抗大、锂离子在电极内部的传输等问题严重地抑制了它的应用。固态聚合物电解质，能克服无机固体电解质的缺点，具有较低的电解质/电极界面阻抗和优异的可加工性和柔韧性能，但是其室温锂离子的电导率太低(电导率只有10^-7Scm^-1)，实际使用过程中往往加入一些有机小分子的增塑剂来提高电导率，而有机增塑剂的引入又不可避免地恶化电池的安全性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固体电解质膜及其制备方法，以克服现有技术中无机固体电解质膜存在的脆而硬机械性能差、没有弹性不易加工、与电极接触界面阻抗大、锂离子在电极内部传输等问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请实施例公开一种固体电解质膜，包括固体电解质层、以及复合于所述固体电解质层至少一表面的复合层，所述复合层选用具有一定锂离子传导能力的高分子聚合物。

优选的，在上述的固体电解质膜中，所述高分子聚合物选自聚偏氟乙烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氧化乙烯、聚丙烯腈聚合物中的一种或多种组合。

优选的，在上述的固体电解质膜中，所述的复合层的厚度在0.5～5微米，孔隙率为0.1～40％。

优选的，在上述的固体电解质膜中，所述固体电解质层包括具有连续三维网格结构的聚合物基体、以及嵌入在所述聚合物基体内的无机固体电解质颗粒。

优选的，在上述的固体电解质膜中，所述固体电解质膜的厚度在2.5～100微米，固体电解质层在固体电解质膜中的质量分数在70～95％。

优选的，在上述的固体电解质膜中，所述固体电解质层厚度为2～100微米，孔隙率为0.1～15％。

优选的，在上述的固体电解质膜中，所述聚合物基体是由直径在0.02～5微米的聚合物组成的连续三维网络，该聚合物为任意的链状聚合物，或者含有支链的链状聚合物，该聚合物的分子量不低于10万。

优选的，在上述的固体电解质膜中，所述无机固体电解质颗粒的粒径为0.01～5微米。

相应的，本申请还公开了一种固体电解质膜的制备方法，包括步骤：

(1)、采用相分离法制备孔隙率达60～90％的连续三维网络结构的聚合物基体；

(2)、聚合物基体浸泡在含有固体电解质粉末的浆料中拉出干燥，得到固体电解质层；

(3)、固体电解质层表面涂覆上复合层，得到固体电解质膜。

优选的，在上述的固体电解质膜的制备方法中，所述步骤(3)中，通过转移涂覆方式在固体电解质层表面涂覆上复合层。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明将无机固体电解质颗粒嵌入到聚合物多孔膜的三维结构中，可获得高电导率、具有一定柔韧性的固体电解质，在其表面复合上一层薄薄的聚合物电解质层，可有效地解决电解/固体电解质界面较大的界面阻抗的问题，这样制备得到的多层结构的固体电解质膜，具有高的电导率、好的柔韧性、低的界面阻抗，是一种有希望用于室温全固态锂离子电池的固体电解质。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本发明第一实施例中固体电解质膜的结构示意图；

图2所示为本发明第二实施例中固体电解质膜的结构示意图。

具体实施方式

本实施例公开了一种固体电解质膜，包括固体电解质层1、以及复合于所述固体电解质层至少一表面的复合层2，所述复合层2选用具有一定锂离子传导能力的高分子聚合物。

结合图1所示，在第一实施例中，固体电解质层1的一面形成有复合层2。