[发明专利]一种包覆低表面能材料的固态电解质及其制备方法

说明书

本发明提供一种包覆低表面能材料的固态电解质及其制备方法，制备方法包括：S1、将固态电解质加入混合机中搅拌分散，得电解质粉末；S2、将含氟聚合物加入有机溶剂中，搅拌使其溶解，得聚合物溶液；S3、将聚合物溶液加入电解质粉末中，在一定温度下搅拌混合，得混合料；S4、将混合料放入加热设备中热处理，制备出包覆低表面能材料的固态电解质。本发明通过在固态电解质表面包覆一层低表面能材料，从而阻绝与环境中水分的接触吸附，且不改变固态电解质原本的粒径大小，制备出低水分含量的固态电解质，保持固态电解质稳定高性能的状态。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料技术领域，特别是涉及一种包覆低表面能材料的固态电解质及其制备方法。

背景技术

目前商业化的锂离子电池主要使用有机电解液以及石墨碳负极，其能量密度几乎已经达到了理论极限值，难以满足日益增长的能量储存需求。金属锂作为理想的负极材料，具有最高的比能量和最低的还原电势，但是金属锂作为负极时，在反复的充-放电过程中易出现粉化、枝晶生长、体积膨胀以及持续与电解液反应等问题，更重要的是，传统液态的电解液易挥发、易泄露、易燃烧等特点，使得锂电池容易发生着火甚至爆炸，可能引发重大的安全事故。

使用固态电解质代替液体电解液，开发固态电池是被认为解决上述问题的最终方案。由于固态电解质不易泄露、热稳定性好等优点，固态电解质具有较高的安全可靠性。最重要的是，固态电解质还具有较高的机械强度，能在电池循环过程有效地抑制枝晶的生长；同时，固态电池结构简单，电极和电解质均为固体，便于电池的加工和封装；因此，固态电池同时兼具高安全性、高能量密度的特点，是发展新一代储能电池最理想的方案。

固态电解质在接触水后，总离子电导率会显著下降，甚至还会发生微裂纹、晶粒形状变形、纳米颗粒的形成、化学成分转变、晶胞收缩、内部结构多面体和应变变化等；因此，固态电解质对水的敏感性很高。由于固态电解质的表面含有极性亲水基团易吸水，而且有着极小的粒径和极高的比表面积，且微粒间存在着孔隙结构，导致固态电解质极易吸水，从而影响固态电池的最终性能。

因此，需要提供一种针对上述现有技术中不足的解决方案。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种包覆低表面能材料的固态电解质及其制备方法，用于解决现有技术中由于固态电解质的表面易吸水，导致固态电池的最终性能受到很大影响的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种包覆低表面能材料的固态电解质的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

S1、将固态电解质加入混合机中搅拌分散，得到电解质粉末；

S2、将含氟聚合物加入有机溶剂中，在一定温度下搅拌，使其溶解，得到聚合物溶液；

S3、将步骤S2中得到的所述聚合物溶液加入步骤S1中得到的所述电解质粉末中，在一定温度下搅拌混合，得到混合料；

S4、将所述混合料放入加热设备中进行热处理，制备出包覆低表面能材料的固态电解质。

优选地，步骤S1中所述固态电解质包括石榴石型固态电解质、硫化物固态电解质、NASICON型固态电解质、LiPON型固态电解质、钙钛矿型固态电解质中的一种或组合。

优选地，步骤S1中所述固态电解质的粒径D50为100nm～1μm。

优选地，步骤S2中所述含氟聚合物包括聚偏二氟乙烯类均聚物、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯类共聚物中的一种或组合。

优选地，步骤S2中所述有机溶剂包括丙酮、四氢呋喃、丁酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、四甲基脲、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、磷酸三甲酯中的一种或组合。

优选地，步骤S2中在所述聚合物溶液中所述含氟聚合物所占的质量百分比为1wt％～30wt％。