[发明专利]一种硫化物固态电解质膜及固态锂离子电池

说明书

本发明涉及锂电池领域，公开了一种硫化物固态电解质膜及固态锂离子电池，所述硫化物固态电解质膜包括具有三维骨架结构的聚合物膜和形成连续相的硫化物固态电解质材料；所述硫化物固态电解质膜的离子电导率10^‑4S/cm，所述硫化物固态电解质膜的厚度≤40μm；利用柔性聚合物膜作为骨架支撑作用，硫化物在聚合物膜中形成连续相，保证了硫化物固态电解质膜的离子电导率，大大降低了固态电解质膜的厚度。

本申请为申请号：202110829108.1，申请日：2021年7月22日，名称：一种硫化物固态电解质膜及固态锂离子电池的分案申请。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，涉及一种硫化物固态电解质膜及固态锂离子电池。

背景技术

随着能源危机和环境保护的要求，新能源汽车受到前所未有的重视，但现有的锂离子电池由于采用液态电解质，因此安全性尚不能完全满足使用要求。近年来，采用固态电解质的固态电池由于较高的安全性而受到广泛关注。

现有的固态电解质主要分为氧化物固态电解质、硫化物固态电解质和聚合物固态电解质三种，而硫化物固态电解质因为具有较高的离子电导率而被认为是一种具有广阔产业化前景的材料。但硫化物固态电解质膜成型困难，纯的硫化物固态电解质膜厚度在0.5～1mm左右，过大的膜厚导致电池体积能量密度过低。因此，目前硫化物固态电解质尚只能应用于实验室规模的电池中，能量密度也远低于工业化的液态电池。

现有技术中，技术人员采用了脉冲激光沉积、气相沉积等方法来制备相应的固态电解质膜，但这些方法成本高昂，难以真正产业化。最近的研究成果表明，采用硫化物固态电解质和聚合物复合是一种有效的解决途径，Shuting Luo等通过将Li₆PS₅Cl和聚氧化乙烯复合制备了厚度为65微米的固态电解质膜。

但是，上述厚度依然无法完全满足固态锂电池轻薄化的要求，寻找一种更薄、性能更好的固态电解质膜并应用于锂电池中是必须的。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种硫化物固态电解质膜及固态锂离子电池。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种硫化物固态电解质膜，所述硫化物固态电解质膜包括具有三维骨架结构的聚合物膜和形成连续相的硫化物固态电解质材料；所述硫化物固态电解质膜的离子电导率10^-4S/cm，所述硫化物固态电解质膜的厚度≤40μm。

本发明的方法中，硫化物固态电解质膜的离子电导率例如可以是5×10^-4S/cm、5.5×10^-4S/cm、6×10^-4S/cm或10^-3S/cm等；硫化物固态电解质膜的厚度例如可以是40μm、35μm、30μm或25μm等。

本发明利用柔性聚合物膜作为骨架支撑作用，硫化物在聚合物膜中形成连续相，保证了硫化物固态电解质膜的离子电导率，大大降低了固态电解质膜的厚度。

以下作为本发明优选的技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。

优选地，所述聚合物膜为PVDF膜或PVDF基聚合物膜，所述PVDF基聚合物膜的分子结构为P(VDF-B)或P(VDF-B-A)；