[发明专利]一种固态电解质膜的制备加工方法

说明书

本发明公开了一种固态电解质膜的制备加工方法，包括如下步骤：将固态电解质材料破碎为粒径D50小于10um的粉末，然后与可纤维化复合粘结剂均匀混合；在高速剪切机的作用下，复合粘结剂部分纤维化为直径1‑100nm，长度5‑20um的纤维；最后再通过热压方式获得厚度10um‑80um的干法薄膜。本发明通过固态电解质细小粉末与纤维化结构支撑，使薄膜具有韧性，保证了薄膜电导率与所用固态电解质一致；同时使用热压方式使复合粘结剂软化与固态电解质材料紧密接触，形成了高电导率，韧性良好，致密度高的固态电解质膜。

技术领域：

本发明涉及功能薄膜材料制造领域，具有涉及一种固态电解质膜的制备加工方法。

背景技术：

近年来，随着移动设备、电动车辆的发展及普及，对电池的储能、安全性能的需求越来越高。尤其对于电动车或者混合动力车的汽车领域中，高容量、高续航、高能量密度、高安全性能的二次动力锂电池一直是追求的目标。在不断提高电池能量密度、高容量的过程中，全固态锂电池因避免使用易燃的有机电解液而表现出了极高的安全性能。全固态锂电池及其中使用的固态电解质膜在近年来是各方面的研发焦点。

CN201410019070.1公开了一种高安全性全固态锂离子电池及其生产方法，其采用的是浸渍方式制备固态电解质膜，CN201310674203.4采用了涂覆法制备固态电解质膜。此外，常见的制备方法还包括静电纺丝法。但是上述方法中均使用了有机溶剂，造成污染。并且这些方法制备电解质膜孔隙率高，阻碍了离子的迁移，离子电导率低，薄膜强度不高，无法满足锂电池商业化生产的需求。

发明内容：

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种使用可纤维化复合粘结剂，环境友好的固态电解质膜制备加工方法，该方法生产出的薄膜能保持本来固态电解质材料的电导率，薄膜韧性好，致密度高。

本发明采用如下技术方案：

一种固态电解质膜的制备加工方法，包括以下步骤：

S1：将固态电解质材料进行烧结，然后粉碎、研磨成细粉末，粉末颗粒D50小于10um，D90小于50um；

S2：将S1得到的固态电解质粉末、聚四氟乙烯(PTFE)可纤维化复合粘结剂的各组分用混合机混合均匀获得混合料A，其中聚四氟乙烯(PTFE)可纤维化复合粘结剂的加入比例为1-50wt％；

S3：将混合料A送入超强剪切机进行处理，将复合粘结剂中聚四氟乙烯纤维化为直径为1-100nm，长度为10-20um的长纤维，获得纤维化混合物B；

S4：用延压机将纤维化混合物B压制成厚度为5um-300um的固态电解质膜。

优选地，S1中固态电解质材料是氧化物固态电解质材料，更优选地，选自磷酸钛铝锂(LATP)、锂镧锆氧(LLZO)、锂镧钛氧(LLTO)、和锂磷氧氮(LIPON)中的一种或几种。

优选地，S1中的固态电解质材料是聚合物固态电解质，更优选地，选自掺杂锂盐的聚氧化乙烯(PEO)，聚丙烯腈(PAN)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的一种或几种。

优选地，S1中的固态电解质材料为硫化物固态电解质，更优选地，选自锂硅磷硫(LSPS)、磷酸硫化锂(Li7P3S11)中的一种或几种。

优选地，S2中的混合过程中的温度为5-45℃。

优选地，聚四氟乙烯可纤维化复合粘结剂中PTFE占总重量的25％-90％，其余为聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氧化乙烯(PEO)和聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)中的一种或几种。

优选地，S4中温度控制在60-150℃，压延压力为10-80t，更优选地，温度控制在70-140℃，压延压力为30-70t。

优选地，S4中纤维化混合物中还加入0.1-5wt％的润滑剂。