[发明专利]一种锂离子电池夹层固态电解质及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池夹层固态电解质及其制备方法，属于锂离子电池电解质技术领域。该制备方法包括以下步骤：(1)将无机固态电解质与静电纺丝前躯体溶液混合均匀，静电纺丝制备掺杂无机固态电解质的聚合物基体，真空干燥后得到复合基底；(2)将锂盐溶解于溶剂中，加入聚合物电解质，边搅拌边反应，将制得聚合物溶液浇筑干燥得到聚合物电解质膜；(3)将步骤(2)得到的聚合物电解质膜夹在步骤(1)得到的复合基底两边，再经热压机热压得到所述锂离子电池复合固态电解质。利用本发明方法制备的电解质提高了电导率、优化了全固态电解质界面性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池固态电解质技术领域，具体涉及一种锂离子电池夹层固态电解质及其制备方法。

背景技术

动力电池是新能源汽车的核心部件，其首选是具有高的能量密度 以及功率密度的锂离子电池。然而，当前商业化锂离子电池由于采用 有机液态电解液，存在易泄露易燃易挥发等安全隐患，与此同时，液 态锂电池的能量密度已接近上限。因此采用固体电解质有望提高动力 电池安全性能和能量密度。

固态电解质主要分为无机固态电解质和聚合物固态电解质两大类。无机固态电解质室温离子电导率高，机械强度高，但其脆性大，加工性能差。聚合物固态电解质具有一定的柔性，界面阻抗相对较小，但普遍存在的问题就是室温离子电导率低。有机无机复合电解质则结合了两者的优缺点，既能提高有机电解质的离子电导率，也能很好的避免无机电解质的界面接触问题，是一个不错的选择。而如何进行复合是一个急需解决的问题。

发明内容

本发明就是为了解决现有全固态电解质界面性能差、电导率低的技术问题，提供一种锂离子电池夹层固态电解质及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种锂离子电池夹层固态电解质的制备方法，包括以下步骤：

(1)将无机固态电解质与静电纺丝前躯体溶液混合均匀，静电纺丝制备掺杂无机固态电解质的聚合物基体，真空干燥后得到复合基底；

(2)将锂盐溶解于溶剂中，加入聚合物电解质，边搅拌边反应；然后将所得聚合物溶液浇筑在聚四氟乙烯模具里，干燥得到聚合物电解质膜；

(3)将步骤(2)得到的聚合物电解质膜夹在步骤(1)得到的复合基底两边，再经热压机热压得到锂离子电池夹层固态电解质。

步骤(1)中，先将无机固态电解质与静电纺丝前躯体溶液均匀混合，再进行静电纺丝，使得无机固态电解质均匀镶嵌在聚合物基体中，有助于增加电解质中锂离子的传输活性，不仅具有好的化学稳定性而且可以提升机械强度。

优选的，步骤(1)中，所述静电纺丝前躯体溶液中聚合物为聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚丙烯腈和聚偏氟乙烯六氟丙烯中的一种或多种。

优选的，所述静电纺丝用聚合物溶于DMF中制得静电纺丝前躯体溶液。

优选的，步骤(1)所述的无机固态电解质为氧化物体系的固态电解质，为锂镧钛氧（LLTO）、磷酸钛铝锂（LATP）、锂镧锆氧（LLZO）、磷酸锗铝锂（LAGP）、锂锗磷硫（LGPS）和锂磷硫（LPS）中的一种或多种。

优选的，步骤(1)所述的无机固态电解质在锂离子电池夹层固态电解质中的质量分数为10％-30％。

优选的，步骤(1)中，静电纺丝的电压为10-25kV，纺丝间距为10-18cm。

优选的，步骤(1)中，真空干燥的条件为40-80℃真空干燥6-12h。

优选的，步骤(2)所述的锂盐为双草酸硼酸锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂和双三氟甲烷磺酰亚胺锂中的一种或多种；所述的锂盐在锂离子电池夹层固态电解质中的质量分数为2％-15％。