[发明专利]固体电解质膜及其制备方法

说明书

本发明涉及固体电解质膜及其制备方法，其中，固体电解质膜的制备方法包括以下步骤：将用于制备固体电解质膜的各原料混合，得到混合物；采用高速气流剪切法对混合物进行纤维化处理，得到纤维化粉体；将纤维化粉体进行热压处理，制得固体电解质膜；其中，原料包括：可纤维化聚合物和聚合物电解质。该固体电解质膜的制备方法采用干法制备，避免了溶剂残留影响电池的性能，且该方法制备得到的固体电解质膜具有较高的离子电导率和拉伸强度，能够有效地提高电池循环稳定性，便于应用于电芯的大规模生产过程中。

技术领域

本发明涉及电池制备技术领域，特别涉及固体电解质膜及其制备方法。

背景技术

随着新能源汽车的快速发展，其市场占有率逐年提高，大众逐步开始接受新能源汽车，可以说新能源汽车进入了一个全新的快速发展阶段。但是，每年多起新能源汽车自燃事故的发生，时刻提醒着我们其仍具有较大的安全隐患，安全问题一直是各大电池厂及主机厂的重点攻关项目及宣传热点。因此，如何设计安全的电池体系成为了一系列迫在眉睫的问题。

结合目前行业发展及技术现状来看，固态电池与常规的液态电池相比，主要是采用了固态电解质代替了液态电解液，故而可以有效避免常规液态电解液中的大量易燃有机溶剂，在受热的情况下所导致的自然、爆炸等现象的发生。固态电池具有更高的安全特性，成为了下一代最有潜力的新型电池体系，受到电池厂及主机厂的追捧。目前，制备固态电池的固态电解质主要分为聚合物固态电解质、硫化物固态电解质和氧化物固态电解质。其中，聚合物固态电解质(以下统称聚合物电解质)因其极易的加工特性，是目前国内外研发的重点内容，但含聚合物电解质的固体电解质膜，普遍力学强度差，较难满足实际应用的需求。

常规聚合物电解质的制备方法包括：液体流延成膜、溶液烘干成膜等。如天目湖先进储能技术研究院有限公司的专利CN112018458A中公开了通过将含聚合物的第一浆料与第一溶液充分混合后，在经过自然干燥，真空干燥后，制得复合固体电解质膜。天津力神电池股份有限公司的CN110323491A中公开了采用注液法原位聚合的方式制备聚合物电解质。上述方法所得到的固体电解质膜力学强度不佳，尤其是在高温条件下时强度变差，对于电池的容量发挥、循环稳定性均具有不利的影响；且上述方法均涉及到溶剂的使用，后期需要将溶剂进一步去除，而在溶剂的去除过程中，不可避免地会在电解质内部留下大量的空隙，这就进一步影响了聚合物电解质膜的机械性能及可使用性。

惠州比亚迪实业有限公司的CN112072169A中提出一种全固态电解质的制备方法，其所述的全固态电解质含有PVDF-HFP、全氟聚醚及第一锂盐，虽然该方法通过引入全氟聚醚，在一定程度上能够提高电解质的离子电导率及力学强度，但其拉伸强度仍然有待提高，且在制备过程中溶剂仍然无法彻底去除，溶剂的残留对于电池的性能发挥具有不利的影响。

发明内容

基于此，有必要提供一种固体电解质膜及其制备方法。该固体电解质膜的制备方法采用干法制备，避免溶剂残留影响电池的性能发挥，且该方法制备得到的固体电解质膜具有较高的离子电导率和拉伸强度，能够有效地提高电池循环稳定性。

一种固体电解质膜的制备方法，包括以下步骤：

将用于制备固体电解质膜的各原料混合，得到混合物；

采用高速气流剪切法对所述混合物进行纤维化处理，得到纤维化粉体；

将所述纤维化粉体进行热压处理，制得所述固体电解质膜；

其中，所述原料包括：可纤维化聚合物和聚合物电解质。

在其中一实施例中，在采用高速气流剪切法对所述混合物进行纤维化处理的步骤中，处理参数为：气流速度≥2.5马赫，时间≥5min。

在其中一实施例中，在将用于制备固体电解质膜的各原料混合的步骤中，先采用非纤维化混合方式进行第一次混合，然后采用纤维化混合方式进行第二次混合，使至少部分所述可纤维化聚合物初步纤维化，得到所述混合物。