[发明专利]一种固态电解质薄膜及其应用

说明书

本发明公开了一种固态电解质薄膜及其应用。固态电解质薄膜通过如下方法制备得到：将均一分散的固态电解质溶液加入均一分散的的柔性聚合物溶液中，混合均匀后加入锂盐分散均匀得到固态电解质凝胶，固化干燥即得所述固态电解质薄膜，其中所述固态电解质与柔性聚合物的质量比为1:1.5～1:9，柔性聚合物与锂盐的质量比为9:1～11:1。本发明的固态电解质薄膜结合了石榴石型固态电解质的高离子电导率和聚合物的柔性，实现了正负极与固态电解质的良好接触，有效的解决了固‑固界面接触，从而实现了固‑固界面的高电导以及构筑的固态二次电池优异电化学性能，制备得到的锂离子固态电池具备电化学窗口宽、安全性高和能量密度高的优势，可广泛应用于制备储能设备中。

技术领域

本发明涉及固态电解质技术领域，更具体地，涉及一种态电解质薄膜及其应用。

背景技术

随着电子产品、电动汽车、新能源产业的发展，对锂离子电池的能量密度、长循环性、安全性提出了更高的要求。液态锂离子电池在电化学稳定性、热稳定性、安全性上存在诸多问题，基于高热稳定性的无机固态电解质电池成为了重要的研究方向。目前开发性能优越的固态电池，仍然面临诸多科学与技术挑战：例如，电极材料体积变化、大界面(电极/电解质)电阻、电极活性材料的低负载、循环稳定性差以及安全性能低等，全固态电解质电池最具有挑战的是在充放电过程中，固态电解质与电极材料的接触可能会变差。

在氧化物固态电解质中，石榴石型固态电解质不仅离子电导率高而且不与金属锂发生化学反应，所以石榴石型固态电解质最为引人注目。在应用中石榴石型固态电解质存在诸多问题，一方面，由于电解质本身硬度很高，压制具有高致密度(≥98％)的电解质陶瓷片技术难度很大。如果将陶瓷片直接纳入现有电池生产工艺流程中对组装工艺提出更高的要求，在实际测试中，王春生等人证明了在充放电过程中，陶瓷片内部生长了金属锂，其生长位点就是陶瓷片内部的空隙。另一方面，固态电解质陶瓷片的面积比电阻大，导电率低。CN108933284A公开了一种柔性全固态锂离子二次电池及其制备方法，通过浸润或采用涂覆的方式将锂离子二次电池用正负极或任选地隔膜置于未形成固态电解质的可凝胶体系中，使得正负极表面及内部被可凝胶体系浸润，并进入到所述正负极内部的空隙中，待可凝胶体系达到形成固态电解质的经过固化之后，其可原位在正负极片表面及其内部形成固态电解质。这样制备电解质不仅电导率低，而且浸润或涂覆形成的电解质片密度不够，电解质片的致密度对于离子电导有很大的影响，也会直接影响金属锂的沉积。电解质片内部存在的孔隙可能会为Li枝晶提供生长空间，最终制备得到的锂离子电池的安全性低和电化学性能差，无法达到相应要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有固态电解质不能实现正负极与固态电解质的良好接触，且固态电解质密度不够，导电率和电化学性能差的缺陷和不足，提供一种固态电解质薄膜。

本发明的另一目的在于提供一种固态电解质薄膜在制备储能设备中的应用。

本发明的又一目的在于提供一种锂离子固态电池。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种固态电解质薄膜，所述固态电解质薄膜通过如下方法制备得到：将均一分散的固态电解质分散液加入均一分散的的柔性聚合物溶液中，混合均匀后加入锂盐分散均匀得到固态电解质凝胶，固化干燥即得所述固态电解质薄膜，其中所述固态电解质与柔性聚合物的质量比为1:1.5～1:9，柔性聚合物与锂盐的质量比为9:1～11:1。

本发明通过无机固态电解质与柔性聚合物复合，结合无机固态电解质的高电导率和聚合物的柔性，实现了正负极与固态电解质的良好接触，有效的解决了固-固界面接触，从而实现了固-固界面的高电导，构筑的固态二次电池优异电化学性能，具有一定柔性的同时也具有固态电解质无机粒子赋予的韧性。

其中，在本发明的具体实施方式中，固态电解质与柔性聚合物的质量比可以为1:1.5，柔性聚合物与锂盐的质量比为10:1；