[发明专利]一种涂胶固态电解质膜的制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种涂胶固态电解质膜的制备方法及其应用，具体为在固态电解质膜表面涂覆一层胶层，且所涂胶层材质在电池充、放电时可以进行锂离子传导，然后将本发明涂胶固态电解质膜与电池正、负极片卷绕(或叠片)成裸电芯之后，进行热压粘合。本发明有效地提高了固态锂离子电池固态电解质膜与正、负极片之间的离子电导率，使用本发明涂层固态电解质膜及其应用工艺方法制作的固态锂离子电池的内阻及循环性能得到明显提升。

技术领域

本发明涉及固态锂离子电池技术领域，具体涉及一种涂胶固态电解质膜的制备方法及应用。

背景技术

纯电动汽车的发展一直受到电池能量密度低的制约。电池能量密度没有大的突破，纯电动车的续航里程就无法大幅提高。目前三元锂电池的单体能量密度已经接近极限，要想进一步提升三元锂电池的能量密度，就需要进一步提升电池中镍的比重。但是电池中镍的比重提升后，由于高镍的热稳定性很差，电池内部的热反应就会非常剧烈，安全问题令人担忧。依靠三元锂电池技术路线，动力电池能量密度要做到350Wh/kg的目标，难度很大。因固态电池无液态电解液，其不可燃、无腐蚀、不挥发、高温下表现良好、安全性更高，故依靠固态电池进一步提升电池能量密度及安全性能是本领域迫切需要解决的技术问题。但是由于固态电池的电解质与正、负极片界面接触内阻较大，所以固态电池在电池内阻、循环寿命方面都存在技术挑战。

发明内容

为了克服上述技术问题，本发明提供了一种涂胶固态电解质膜的制备方法，该方法得到的电解质膜中胶层和基膜层“固-固”接触更紧密，离子电导率更高，在电池中的性能表现更优异。

本发明的技术方案如下：

一种涂胶固态电解质膜的制备方法，步骤如下：

S1、将胶体主材溶于所需溶剂中，混合成均匀的涂胶浆料；

S2、将涂胶浆料涂覆于固态电解质膜上、下两个表面，烘干，得到涂胶固态电解质膜。

优选地，S1中涂胶浆料的胶体主材为聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚环氧乙烷聚合物中的一种或几种。

优选地，S1中涂胶浆料所需溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、二氯甲烷、N-甲基吡咯烷酮和去离子水中的一种或几种。

优选地，胶体主材与溶剂的质量比5～10:100。

优选地，S1中还加入了分散剂，分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素钠中的一种或两种，分散剂占胶体主材重量的0.5％。

优选地，S2中采用的固态电解质膜为聚合物、氧化物、硫化物固态电解质膜中的任意一种。

优选地，S2中采用流延式、喷涂式或凹版式涂料设备对固态电解质膜进行双面涂胶，单个涂胶层厚度为0.2～10μm；干燥温度为35～70℃。

本发明还提供了利用上述方法制备电芯的应用，具体来说，还包括如下步骤：

S3、将涂胶固态电解质膜与正、负极极片卷绕或叠片在一起形成裸电芯，然后对裸电芯进行热压粘合，得到最终电芯成品。

优选地，S3中热压粘合方式为气缸压板式热压粘合，压力为0.2～1.0MPa，压板温度为60～110℃，热压保压20～100s。

本发明涂胶层材质在电池充、放电时可以进行锂离子传导，可在固态电解质膜和正、负极极片之间有效进行锂离子传导。涂覆胶层固态电解质膜在高温热压条件下可与正、负极极片紧密粘合，极大的提高了固态电解质膜与正、负极极片之间的离子电导率，进而提高了固态锂离子电池的循环性能。

附图说明：

图1为本发明涂胶固态电解质膜示意图；

图2为本发明裸电芯热压粘合示意图；