[发明专利]一种复合固态电解质的制备方法

说明书

本发明提供一种固态电解质，包括第一固态电解质及设置在第一固态电解质表面的第二固态电解质层，其中第一固态电解质层为陶瓷固态电解质层，第二固态电解质层为聚合物固态电解质层，其中，聚合物为聚偏氟乙烯（PVDF）、聚偏氟乙烯共六氟丙烯（PVDF‑HFP）、聚偏氟乙烯共三氟乙烯(PVDF‑TrFE)中的一种或几种混合体，且聚合物固态电解质层中丁二腈，且丁二腈占聚合物固态电解质层的质量分数为20‑30wt%；本发明提供的固态电解质具有合适的孔隙率，能显著改善固态电解质层和负极的接触状态。

技术领域

本发明属于固态电解质技术领域，具体涉及一种复合固态电解质的制备方法。

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。

但是，由于固态电解质与极片之间的基础为固固接触，尤其对于陶瓷固态电解质而言，其刚性高、弹性差，与电池极片之间的接触状态较差。同时，负极在电池充放电过程中会发生膨胀，负极的膨胀使得固态电解质层与负极之间的接触状态变的更加令人担忧。现有技术中，有研究认为在陶瓷固态电解质层上设置聚合物固态电解质，利用聚合物固态电解质层弹性好的特点，可以改善固态电解质层与极片之间的接触状态，但是聚合物电解质层锂离子传输效率低，容易造成电池内阻增加，循环性能差的问题。

为此，如何改善固态电解质层与负极之间的接触状态十分必要。

发明内容

为解决该问题，本发明第一方面提供一种固态电解质，包括第一固态电解质及设置在第一固态电解质表面的第二固态电解质层，其中第一固态电解质层为陶瓷固态电解质层，第二固态电解质层为聚合物固态电解质层，其中，聚合物为聚偏氟乙烯（PVDF）、聚偏氟乙烯共六氟丙烯（PVDF-HFP）、聚偏氟乙烯共三氟乙烯(PVDF-TrFE)中的一种或几种混合体，且聚合物固态电解质层中丁二腈，且丁二腈占聚合物固态电解质层的质量分数为20-30wt%；

PVDF及其衍生物为结晶聚合物，令人意外的，通过丁二腈对PVDF及其衍生物的造孔作用，使得聚合物固态电解质层具有合适的孔隙率，且通过该方式制备得到的孔分布均匀且为纳米级。

优选地，所述聚合物固态电解质层为多孔结构，且孔隙率为10-30%。

优选地，所述聚合物固态电解质层中包括陶瓷颗粒，所述陶瓷颗粒的粒径小于500nm；进一步优选地，所述陶瓷颗粒的粒径小于100nm。

优选地，所述陶瓷颗粒占聚合物固态电解质层的2-6wt%；进一步优选地，所述陶瓷颗粒占聚合物固态电解质层的2.5-5wt%；再进一步地，所述陶瓷颗粒占聚合物固态电解质层的3-4wt%。

优选地，所述聚合物固态电解质层的厚度为5-15μm；进一步优选地，所述聚合物固态电解质层的厚度为8-12μm。

作为一种实施方式，所述陶瓷颗粒为快离子导体；

作为一种实施方式，所述陶瓷颗粒为ZrO₂、TiO₂、Al₂O₃、MgO、SiO₂中的一种或其组合。

可以理解的是，快离子导体是具有一定离子电导率的陶瓷粉体，作为示意性的举例，快离子导体是氧化物固态电解质颗粒，包括但不限于LLZO、LLTO、LLZTO中的一种或其组合。

本申请第二方面提供一种电池正极的制备方法，所述电池正极包括正极极片和上述第一方面所述的固态电解质，所述制备方法其包括如下步骤：

S1.制备陶瓷固态电解质膜；

S2.将丁二腈、聚合物固态电解质溶解在溶剂中混合均匀，涂布到陶瓷固态电解质膜上；

S3.将步骤S2所得到的固态电解质膜在25-65℃下干燥。