[发明专利]复合电解质膜、固态电池及其制备方法

说明书

本发明公开了复合电解质膜、固态电池及其制备方法。其中，复合电解质膜包括：流动态电解质层和自支撑态电解质层。流动态电解质层包括第一聚合物、溶剂和锂盐；自支撑态电解质层包括第二聚合物和锂盐。该复合电解质膜中的流动态电解质层具有优异的流动性和粘接性能，可以渗入极片，从而有效解决极片‑电解质膜之间、活性材料‑电解质材料之间、活性材料‑活性材料之间的接触不充分、接触电阻大等问题，从而显著提高固态电池的电性能。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，具体而言，本发明涉及复合电解质膜、固态电池及其制备方法。

背景技术

固态电池是指采用固态电解质的锂离子电池。固态电解质作为固态电池的核心，具有不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液、电化学窗口宽等优点，因而固态电池具有高安全性、长使用寿命和高能量密度的特点。

对于目前固态电池存在的界面阻抗大、充电电压低等问题，现有技术提出的解决方案多是在正负极极片中添加锂盐和固态电解质材料等组分来提高固态电池的界面离子电导率。然而，这些添加物质粒径大、密度大，会严重降低电池的能量密度。此外，所添加的物质也为固体状态，并不能从根本问题上解决固-固界面不充分的关键难题。因而，现有的固态电解质和固态电池仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出复合电解质膜、固态电池及其制备方法。该复合电解质膜中的流动态电解质层具有优异的流动性和粘接性能，可以渗入极片，从而有效解决极片-电解质膜之间、活性材料-电解质材料之间、活性材料-活性材料之间的接触不充分、接触电阻大等问题，从而显著提高固态电池的电性能。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种复合电解质膜。根据本发明的实施例，该复合电解质膜包括：流动态电解质层，所述流动态电解质层包括第一聚合物、溶剂和锂盐；自支撑态电解质层，所述自支撑态电解质层包括第二聚合物和锂盐。

根据本发明上述实施例的复合电解质膜中，流动态电解质层呈粘稠状态，且具有优异的流动性，其在具备高离子电导率的同时，还兼具粘接剂、润湿剂的功能。流动态电解质层与极片接触后，可以渗入极片，从而有效解决极片-电解质膜之间、活性材料-电解质材料之间、活性材料-活性材料之间的接触不充分、接触电阻大等问题。另一方面，自支撑态电解质层可以为复合电解质膜提供足够的力学强度，抑制锂枝晶的生长。由此，该复合电解质膜同时具有电化学窗口宽、力学强度高、界面阻抗低等优点，将该复合电解质膜应用于固态电池，可以显著提高固态电池的电性能。

另外，根据本发明上述实施例的复合电解质膜还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述流动态电解质层呈凝胶态、熔融态或预固化态。

在本发明的一些实施例中，所述自支撑态电解质层中包括支撑体。

在本发明的一些实施例中，所述支撑体为无纺布、聚合物基膜或电池隔膜。

在本发明的一些实施例中，所述第一聚合物为高氧化分解电位聚合物，所述第二聚合物为低还原分解电位聚合物。

在本发明的一些实施例中，所述第一聚合物为低还原分解电位聚合物，所述第二聚合物为高氧化分解电位聚合物。

在本发明的一些实施例中，所述高氧化分解电位聚合物选自聚丙烯腈、聚碳酸脂、聚硫醚、聚苯硫醚、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯中的至少之一，所述低还原分解电位聚合物选自聚环氧乙烷、聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚四氢呋喃、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯中的至少之一。

在本发明的一些实施例中，所述第一聚合物与所述锂盐的质量比为(50～100):(1～50)。

在本发明的一些实施例中，所述第二聚合物与所述锂盐的质量比为(50～100):(1～50)。