[发明专利]全固态电池用高致密度高离子电导率电解质隔膜制备方法

说明书

本发明提供了一种全固态电池用高致密度高离子电导率电解质隔膜的制备方法。该电解质膜由高孔隙率的柔性膜作为基体材料，在基体材料一侧或两侧涂覆多层涂覆材料，涂覆材料为固态电解质浆料和固态电解质溶液。先涂覆固态电解质浆料，使其黏附于基体膜上，并填充一部分的孔隙，室温干燥后再涂覆一层固态电解质溶液，最后在室温下干燥并热压成型。溶剂化后的分子级粒子可以很好的渗进浆料层和基体材料中，充分填充孔隙。本发明的固态电解质隔膜致密度高、离子电导率高、机械性能优异、结构和操作过程简单、易于实现批量的工业化生产。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种全固态电池用高致密度高离子电导率电解质隔膜的制备方法。

背景技术

在过去的几十年中，锂离子电池的成功引发了个人电子产品的革命，极大地改变了我们的生活方式。相比于别的储能技术，锂离子电池具有更轻的质量、更小的体积、更高的工作电压和更高的能量密度等。然而，传统电池中使用的易燃的有机液体电解液可能引发严重的安全问题。此外，锂电池的大规模应用，例如新能源电动汽车、智能电网和大规模储能等，在安全方面也面临着前所未有的挑战。虽然目前采用了各种新型电解液和保护措施，但无法从根本上解决有机电解液可燃的本质特征。

针对这个问题，应用基于不可燃的固态电解质的全固态锂电池是理想的解决方案，能从根本上解决传统电池易燃的致命缺点，同时现有锂电池的产业能够兼容全固态锂电池的生产和应用。

全固态锂电池可以采用双极片堆叠设计，最大限度减小了非活性材料的含量，正负极片可以参照传统液态锂电池的制备工艺，而中间的固态电解质隔膜层是全固态锂电池产业化研发技术的关键。它在实现正负极之间锂离子传输的同时，还要起到分割正负极防止内部短路的作用。通常将固态电解质浆料直接涂覆在基体膜上，由于浆料中溶剂的挥发，涂覆表面易产生微孔，且受限于表面张力及较小的基体膜孔径，固态电解质浆料很难完全渗入基体膜的孔隙中。在全固态锂电池的发展过程中，提高电池的能量密度至关重要，轻量化的结构设计、金属锂的应用都对固态电解质隔膜的致密度和离子电导率提出了更高的要求。因此，发展一种易于产业化的全固态电池用高致密度高离子电导率的电解质隔膜迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是提供一种全固态电池用高致密度高离子电导率电解质隔膜的制备方法，解决现有液态锂离子电池有机电解液易燃、存在安全隐患等问题。采用本发明获得的固态电解质隔膜致密度高(94～97％)、离子电导率高(1.5～3.4×10^-3S/cm)、机械性能优异、结构和操作过程简单、易于实现批量的工业化生产，加快全固态电池产业化和实际应用。

为实现上述的目的，简述本发明提供的全固态电池用高致密度高离子电导率电解质隔膜的制备方法，以高孔隙率的柔性膜作为基体材料，首先制备固态电解质浆料和固态电解质溶液，将固态电解质浆料均匀且平滑地涂覆在高孔隙率地柔性膜基体材料的一侧或两侧，涂覆层的厚度为30-80μm，固态电解质浆料依附在基体材料的表面或部分渗透到基体材料的孔隙中，室温干燥后，获得初步的固态电解质柔性膜。再将固态电解质溶液均匀且平滑地涂覆在初步获得的固态电解质柔性膜上，待溶液均匀渗透后在室温下干燥，最后热压成型。具体而言，采用以下技术方案：

固态电解质浆料由固态电解质、溶剂化离子液体和助剂均匀混合得到，固态电解质溶液由固态电解质与无水乙醇按一定的比例配制而成。