[发明专利]具有改进柔性和强度的固体电解质复合材料及其制造方法

说明书

本发明公开了具有改进柔性和强度的固体电解质复合材料及其制造方法。还公开了包括该固体电解质复合材料的电化学装置。固体电解质复合材料包括基质和纤维聚合物，所述基质包括固体电解质，所述纤维聚合物与基质位于同一层并分布在所述基质中，并且通过以下方法制造固体电解质复合材料：制备包括聚合物材料的第一溶液，制备包括固体电解质的第二溶液，通过电纺丝第一溶液生产纤维聚合物并且同时通过电喷射第二溶液从而获得配置为使固体电解质负载在纤维聚合物之间的结构，以及压实所述结构。

技术领域

本发明涉及具有改进柔性和强度的固体电解质复合材料、制造该固体电解质复合材料的方法以及包括该固体电解质复合材料的电化学装置。

背景技术

可再充电二次电池不仅已用于小型电子设备(例如移动电话和便携式计算机)中，而且还用于大型运输车辆(例如混合动力车辆和电动车辆)中。因此，需要开发具有更高的稳定性和能量密度的二次电池。

常规二次电池主要配置为使用有机溶剂(液体电解质)形成电池，因此在提高稳定性和增加能量密度的程度上可能受到限制。在相关领域中，使用固体电解质的全固态电池具有以下优点：由于不含有机溶剂，因此可以以安全且简单的方式制造电池。

然而，全固态电池的问题在于，其实际能量密度和功率输出不能达到使用液体电解质的常规锂离子电池的实际能量密度和功率输出。由于包含固体电解质的电解质膜位于阴极和阳极之间，导致单位体积的能量密度降低以及单位重量的能量密度降低，因此与常规锂离子电池相比，全固态电池可能较笨重。在使电解质膜变薄以防止上述问题的情况中，在阴极和阳极之间可能会发生短路。

因此，需要开发机械强度优异且可以在电极之间保持稳定状态并且不会损害电池能量密度的电解质膜。

发明内容

在一个优选方面中，提供了具有较高强度的固体电解质复合材料，其能够在电极之间形成薄而稳定的膜。

在另一个优选方面中，提供了具有较高强度和柔性的固体电解质复合材料。

此外，在一个优选方面中，提供了具有较高离子电导率的固体电解质复合材料。

本发明的目的并不限于上述目的，并且通过以下说明能够清楚理解本发明的目的，以及通过权利要求书中描述的方法及其组合能够实现本发明的目的。

一方面，提供了一种固体电解质复合材料，其可以包括：基质和纤维聚合物，所述基质包括固体电解质，所述纤维聚合物与基质位于同一层并分布在所述基质中。

固体电解质可适当地包括硫化物基固体电解质、氧化物基固体电解质或其组合。

纤维聚合物可适当地包括选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚砜、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯和聚丙烯中的一种以上。

纤维聚合物可适当地具有约0.001μm至10μm的平均直径和约150μm至10000μm的平均长度。

固体电解质复合材料可适当地具有约1μm至100μm的厚度。

固体电解质复合材料可以为独立薄膜。

固体电解质复合材料可适当地具有约15％以下的密度变化。

固体电解质复合材料可适当地具有约1.3g/cm³至4.6g/cm³的密度。

在一方面，提供了一种制造固体电解质复合材料的方法。所述方法可以包括：制备包括聚合物材料的第一溶液，制备包括固体电解质的第二溶液，通过电纺丝所述第一溶液生产纤维聚合物并且同时通过电喷射所述第二溶液从而获得配置为使固体电解质负载在纤维聚合物之间的结构，以及压实所述结构。

制造固体电解质复合材料的方法可进一步包括：对经压实的结构进行干燥。