[发明专利]固态电解质膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种固态电解质膜及其制备方法和应用，固态电解质膜包含聚合物及填充粒子，所述填充粒子包含核、以及存在于所述核表面的壳，所述核包含无机粉体和表面修饰剂，所述壳包含热塑性弹性体。本发明的固体电解质膜兼具良好的离子传输能力及力学性能，能够有效提高电化学装置的功能发挥及使用寿命等品质。

技术领域

本发明涉及电化学装置领域，具体涉及一种固态电解质膜及其制备方法和应用

背景技术

利用固态电解质代替液态电解液，能够提高电池等电化学装置的安全性和能量密度等性能，逐渐成为发展趋势。有机/无机复合固态电解质作为固态电解质的一种，因结合了有机聚合物的良好机械加工性与界面相容性和无机物的高离子电导率与力学性能，而被广泛研究和应用，然而，有机聚合物和无机物之间较弱的极性作用以及较大的界面张力使得二者存在界面相容性差的问题，并且极易使得刚性的无机物成为界面应力的集中点，表现为复合固态电解质的本征内阻高和力学强度差等缺陷，进而影响电化学装置的容量发挥和使用寿命等品质。

发明内容

本发明提供一种固态电解质膜及其制备方法和应用，以至少解决现有技术存在的固态电解质的本征内阻高、力学强度差等问题。

本发明的一方面，提供一种固态电解质膜，包含聚合物及填充粒子，填充粒子包含核、以及存在于核表面的壳，核包含无机粉体和表面修饰剂，壳包含热塑性弹性体。

根据本发明的一实施方式，表面修饰剂为无机粉体质量的0.1％～10％，无机粉体与热塑性弹性体的质量比为(1～50)：(50～99)。

根据本发明的一实施方式，无机粉体的粒径为10nm～1000nm。

根据本发明的一实施方式，无机粉体包括氧化物粉体和/或硫化物粉体；氧化物无机粉体包括活性氧化物粉体和/或非活性氧化物粉体；活性氧化物粉体包括Li₇La₃Zr₂O₁₂、LiTi₂(PO4)₃、Li_1.5Al_0.5Ge_1.5(PO₄)₃、Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃中的至少一种；非活性氧化物粉体包括三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、二氧化硅、二氧化钛、蒙脱土、氧化锂中的至少一种。

根据本发明的一实施方式，表面修饰剂包括偶联类表面修饰剂和/或非偶联表面修饰剂；偶联类表面修饰剂包括氨基硅烷、氯丙基硅烷、四硫化二甲硅烷、乙烯基硅烷、环氧硅烷、羧基化聚丁二烯、甲苯二异氰酸酯、氨基改性木质素中的至少一种；非偶联类表面修饰剂包括脂肪酸、硬脂酸锌、树脂酸、木质素、烷基胺、烷基硅烷、硅油、烷醇、六甲基二硅氮烷中的至少一种。

根据本发明的一实施方式，填充粒子与聚合物的质量比为(1～40)：(60～99)。

根据本发明的一实施方式，热塑性弹性体包括聚苯乙烯类、聚烯烃类、聚双烯类、聚氯乙烯类、聚氨酯类、聚酯类、聚酰胺类、聚有机氟类中的至少一种。

根据本发明的一实施方式，热塑性弹性体的分子量为20000～50000。

根据本发明的一实施方式，聚合物包括聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚碳酸丙烯酯、聚碳酸乙烯酯、聚碳酸亚乙烯酯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。

根据本发明的一实施方式，聚合物的分子量为10000～1000000。