[发明专利]一种水性固态电解质膜及其制备方法和二次电池

权利要求书

1.一种水性固态电解质膜，其特征在于，所述水性固态电解质膜包括：基膜和涂布于所述基膜之上涂覆浆料或者涂布于所述基膜之上及渗透至基膜中的涂覆浆料构成的水系固态电解质层；所述水性固态电解质膜，其X射线衍射的主要特征峰为15°-25°的宽化峰、20°-30°的宽化峰以及位置分别在15°-17°、18°-20°、21°-23°之间的一组特征峰、或位置分别在13°-15°、19°-21°、23°-25°之间的一组特征峰、或位置分别在31°-33°、40°-42°、45°-47°之间的一组特征峰，或位置分别在16°-18°、19°-20°、24°-26°之间的一组特征峰；

所述基膜厚度为1um-50um，所述水系固态电解质层厚度为0.5um-10um；

其中，所述涂覆浆料按照质量份数包括：1-40份的组合物和60-99份的去离子水；所述组合物包括：94wt％-99.97wt％的固态电解质粉体，0.01wt％-2wt％的水溶性粘结剂，0.01wt％-2wt％的水溶性分散剂和0.01wt％-2wt％的水溶性助剂；

所述固态电解质粉体具体为LISCION固态电解质材料、NASCION型固态电解质材料、钙钛矿型固态电解质材料或石榴石型固态电解质材料中的一种或多种混合，以及在其基础之上进行金属氧化物、氟化物、氢氧化物、磷酸盐、金属材料和/或碳材料的表面包覆处理得到材料；其中,所述LISICON型固态电解质具体为：Li₁₄A(BO₄)₄，其中A为Zn、Zr、Cr或Sn中的一种或多种，B为Ge、Si、S或P中的一种或多种；所述NASICON型固态电解质具体为：Li_1+xA_xB_2-x(PO₄)₃，其中x在0.01-0.5之间，A为Al、Y、Ga、Cr、In、Fe、Se或La中的一种或多种，B为Ti、Ge、Ta、Zr、Sn、Fe、V或铪元素Hf中的一种或多种；所述钙钛矿型固态电解质具体为：Li_3yA_2/3-yBO₃，其中y在0.01-0.5之间，A为La、Al、Mg、Fe或Ta中的一种或多种，B为Ti、Nb、Sr或Pr中的一种或多种；所述石榴石型固态电解质具体为：Li_7+m-n-3zAl_zLa_3-mA_mZr_2-nB_nO₁₂；其中m，n，z在0-1之间，A为La、Ca、Sr、Ba或K中的一种或多种，B为Ta、Nb、W或铪元素Hf中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的水性固态电解质膜，其特征在于，所述基膜包括聚丙烯PP膜、聚乙烯PE膜、无纺布膜或纤维膜中的任一种。

3.根据权利要求1所述水性固态电解质膜，其特征在于，所述固态电解质材料的颗粒大小在10nm-1um之间，形状为球形、椭球形或无规则多边形。

4.根据权利要求1所述水性固态电解质膜，其特征在于，所述水溶性粘结剂为丁苯乳胶、苯丙乳胶、聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯、海藻酸钠、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚醋酸乙烯酯、聚氨酯、羟乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯以及聚四氟乙烯中的一种或者多种混合。

5.根据权利要求1所述水性固态电解质膜，其特征在于，所述水溶性分散剂为聚丙烯酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、六偏磷酸钠、聚丙烯酸、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇、聚丙烯酸钾、辛基苯酚聚氧乙烯或磺酸盐氟分散剂中的一种或者多种。

6.根据权利要求1所述水性固态电解质膜，其特征在于，所述水溶性助剂为聚二甲基硅氧烷、硅油、聚醚类、聚丙烯酸钠、聚乙烯醇、烷基聚氧乙烯醚羧酸钠、聚氧乙烯烷基酚醚、烷基苯磺酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯烷基胺或聚氧乙烯酰胺的一种或几种组合。