[发明专利]一种复合固态电解质的柔性锂电池片及制备方法

说明书

本发明涉及锂电池固态电解质领域，公开了一种复合固态电解质的柔性锂电池片及制备方法。包括如下制备过程：（1）将高镍三元活性材料、聚偏氟乙烯、导电剂、增塑剂制成A料；（2）将聚碳酸酯类电解质、聚氧化乙烯、锂盐制成B料；（3）将聚乙二醇‑聚甲基丙烯酸甘油酯嵌段共聚物凝胶体、锂盐制成C料；（4）将A料、B料利用双层共挤挤出机熔融挤出复合为AB片，将A层与铝箔卷面热贴合，B料层涂敷C料并贴合锂片，辊压、连续牵引、冷却、裁切，即得复合固态电解质的柔性锂电池片。本发明的方法，环境清洁，工艺简单，易于规模化生产，改善了电极材料与固态电解质良好的界面相容性，有效减少固/固接触阻抗，具有极佳的应用前景。

技术领域

本发明涉及锂电池固态电解质领域，公开了一种复合固态电解质的柔性锂电池片及制备方法。

背景技术

近年来新能源发电领域的快速发展对与之匹配的储能系统提出了新的要求。而在储能电池的更新换代中，锂离子电池由于其自身所具备的各种优点，已成为重点研究领域，并在大量的储能项目中获得了实际应用，取得了一定的成效。随着高新技术的发展，锂离子电池因具有工作电压高、能量密度大、无记忆效应、循环寿命长和无污染等优点，已经广泛地应用于电动汽车、智能手机、储能等诸多领域。

锂电池主要由正极、负极和电解质组成，其中，电解质作为Li+在正负极见传导的通道，扮演着十分重要的角色。电解质的性能直接影响着锂电池的容量、使用温度、安全性和循环性能等性能指标。随着人们对锂离子电池安全性、能量密度等要求的不断提升，传统液态电解质的锂离子电池存在电解液泄漏、挥发，受到撞击时甚至易发生短路引起燃烧、爆炸等安全隐患。因此，固态电解质作为一类高安全的电解质体系，具有避免电池内部短路、防止电解液泄露、不含易燃易爆成分等独特优势,表现出广阔的应用前景。

固态电解质中，固态聚合物电解质有着独特的优异性能，具备良好的可加工性能、良好的柔性，易于实现工业化生产，稳定的界面兼容性以及能够更好地适应电极材料充放电过程中的体积变化等；由于用聚合物固体电解质代替了液体电解质，与液态锂离子电池相比，聚合物锂离子电池具有可薄形化、任意面积化与任意形状化等优点，因此可以用铝塑复合薄膜制造电池外壳，从而可以改善整个电池的比容量；其质量比能量将会比目前的液态锂离子电池提高20%以上。聚合物电解质的锂电池具有小型化、薄型化、轻量化的特点，因此其用于制备电池的加工工艺也存在多样化。其中，将锂盐、快离子导体等方便的加入聚合物中制备电解质膜。近年来，针对固态电解质膜的研究越来越多。

中国发明专利申请号201810213649.X公开了一种无机-有机复合固态电解质膜加工工艺，包括如下步骤：将粘结剂粉体加入溶剂中，然后在35℃下进行加热搅拌，形成无色透明粘稠液体后，加入锂盐，搅拌均匀会后备用；将陶瓷粉体分散在溶剂中，进行球磨充分分散，然后将分散好的陶瓷浆料加入到步骤一得到的粘稠液中，搅拌10min，得到乳白色粘稠液；将步骤二得到的乳白色粘稠液进行抽真空出气处理5min，最后将乳白色粘稠液均匀的涂布在正极材料和负极材料表面，然后进行干燥，干燥温度为80℃，得到固态电解质膜。

中国发明专利申请号201810005878.2公开了一种有机-无机复合固态电解质，其特征在于：复合固态电解质包括丙烯酸酯材料、锂盐、交联剂、引发剂、增塑剂、快离子导体以及多孔刚性支撑材料；制备方法特征在于：将丙烯酸酯材料和锂盐混和在一起，使锂盐完全溶解于丙烯酸酯中；向上述混合液中加入交联剂和增塑剂，加入后搅拌均匀；向上述混合液中加入快离子导体，超声或搅拌使之分散均匀；向上述混合液中加入引发剂，搅拌均匀；将上述混合液均匀浇筑在多孔刚性支撑材料上；在60℃~100℃加热引发，使得丙烯酸酯材料与交联剂共聚，即可得到有机-无机复合固态电解质。

根据上述，现有方案中用于锂电池的固态电解质膜的制备方法主要是涂布工艺，通过涂布工艺能够大规模生产高容量的、高安全性的固态锂离子电池。然而，由于涂布使用较多的溶剂极易造成环境污染，同时，正极片需要也需要涂布制备得到，工艺复杂，而且固态电解质膜与正极的界面相容性问题极易造成阻抗增加，影响固态电解质的离子迁移数，进而影响电池的性能。