[发明专利]全固态电池用电解质膜及其制造方法

说明书

本发明提供一种固体电解质膜，其包括嵌入电解质膜中的支持部件如多孔片，其中，所述支持部件涂覆有用于抑制锂枝晶生长的抑制材料。因此，所述固体电解质膜具有优异的诸如穿刺强度等物理强度和改善的耐久性。另外，所述固体电解质膜具有抑制锂枝晶生长的效果。因此，当将所述固体电解质膜应用于包含锂金属作为负极活性材料的锂金属电池时，提供改善电池寿命特性的效果。

技术领域

本申请要求于2019年3月19日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2019-0031408的优先权。本发明涉及可抑制锂枝晶生长的全固态电池用固体电解质膜和固体电解质膜的制造方法。本发明还涉及一种包含该固体电解质膜的全固态电池。

背景技术

使用液体电解质的锂离子电池具有负极和正极由隔膜限定的结构，因此，当隔膜因变形或外部冲击而受损时，可能导致短路，从而造成诸如过热或爆炸等危险。因此，可以说开发能够确保安全性的固体电解质是锂离子二次电池领域中非常重要的课题。

使用固体电解质的锂二次电池的优点在于，其具有增强的安全性，防止电解质的泄漏从而提高电池的可靠性，并有助于制造薄型电池。另外，锂金属可用作负极以提高能量密度。因此，除了紧凑型二次电池之外，这种使用固体电解质的锂二次电池还有望应用于电动车辆的高容量二次电池，并作为下一代电池而备受瞩目。

通常，使用聚合物固体电解质、氧化物类固体电解质和硫化物类固体电解质材料作为固体电解质材料。当仅使用这种固体电解质材料来制造自支撑式电解质膜时，在电池的制造或使用过程中可能出现诸如撕裂或破裂或电解质材料分离等缺陷。特别是，当使用锂金属作为负极活性材料时，存在以下问题：锂枝晶从负极表面生长，并且生长的锂枝晶在与正极接触时会导致电池短路。图1是示出将这种固体电解质膜置于正极和负极之间而获得的全固态电池的示意图。在全固态电池中，固体电解质膜代替隔膜而用作正极和负极之间的电绝缘体。特别是，当使用聚合物材料作为固体电解质时，固体电解质膜可能因锂枝晶的生长而受损。参考图1，固体电解质膜受到在负极处生长的锂枝晶损坏，因此在正极和负极之间可能发生短路。另外，无机固体电解质通常通过整合颗粒状离子导电无机材料而形成为层状结构，因此，由于颗粒间的间隙体积而包含多个孔隙。因此，锂枝晶可能在由该孔隙提供的空间中生长，并且穿过该孔隙生长的锂枝晶可能与正极接触，从而造成短路。在这些情况下，需要开发一种可抑制锂枝晶生长的全固态电池用电解质膜。

发明内容

技术问题

本发明设计用于解决相关技术的问题，因此本发明旨在提供一种耐久性和安全性得到改善的固体电解质膜。本发明还旨在提供固体电解质膜的制造方法和包含该电解质膜的全固态电池。本发明的这些和其他目的和优点可以由以下详细描述理解，并且将由本发明的示例性实施方式而变得更加显而易见。而且，将容易理解的是，本发明的目的和优点可以通过所附权利要求书中所示的手段及其组合来实现。

技术方案

本发明设计用于解决相关技术的问题，并且涉及固体电解质膜、固体电解质膜的制造方法和包含该固体电解质膜的二次电池。

根据本发明的第一实施方式，提供了一种固体电解质膜，其包括支持部件、枝晶生长抑制材料和第一固体电解质材料，其中，所述支持部件具有包含多个孔隙的多孔片状形状，嵌入所述固体电解质膜中，并且至少部分地表面涂覆有所述锂枝晶生长抑制材料；所述锂枝晶生长抑制材料(a)以以下形式提供：(a1)源自离子化趋势低于锂的金属的金属盐和/或(a2)其金属离子；所述多孔片是包含多个孔隙的多孔材料，并且所述孔隙能够由流动性材料穿透；并且所述固体电解质膜的离子电导率为1.0×10^-7S/cm以上。