[发明专利]复合固体电解质片材及其制造方法

说明书

本发明公开了复合固体电解质片材及其制造方法。复合固体电解质片材包括含有凝胶聚合物电解质的复合固体电解质层，从而确保了柔性并缓解脆性。此外，复合固体电解质片材包括具有多个孔隙的多孔聚合物薄膜，从而尽量减少其孔隙中丙烯酸酯单体的含量，并提供保持固体电解质的连续性同时尽量减少离子电导率降低的优点。

技术领域

本发明涉及一种固体电解质片材及其制造方法，所述固体电解质片材包括多孔聚合物薄膜和复合固体电解质层。

背景技术

由于电动车辆和大容量储能器件的需求增加，已开发出能够满足这些需求的各种电池。

特别地，表现出最佳能量密度和输出特性的锂二次电池已被广泛商业化。特别地，主要使用的锂二次电池包含含有有机溶剂的液体电解质(下文称为“液体型二次电池”)。

然而，液体电解质在电极反应的过程中发生分解的液体型二次电池可能会导致电池膨胀，并因液体电解质的泄露而增加着火风险。具有优异稳定性的使用固体电解质的锂二次电池(下文称为“全固态电池”)作为解决液体型二次电池的问题的方法正受到广泛关注。

同时，固体电解质可分为氧化物基固体电解质和硫化物基固体电解质。更通常地使用硫化物基固体电解质作为固体电解质，因为与氧化物基固体电解质相比，硫化物基固体电解质具有较高的锂离子电导率，并且在较宽的电压范围内稳定。

然而，硫化物基固体电解质可能具有较低的杨氏模量，因此即使在低制造压力下也表现出较高的离子电导率，但是存在这样的问题，即由于其脆性，其应以增加的厚度生产。

本背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明背景技术的理解，因此，其可以包含不构成在本国已为本领域技术人员所公知的现有技术的信息。

发明内容

在优选的方面中，提供了一种固体电解质片材及其制造方法，所述固体电解质片材包括多孔聚合物薄膜和复合固体电解质层，所述多孔聚合物薄膜包括多个孔隙，所述复合固体电解质层布置在多孔聚合物薄膜的至少一个表面上。复合固体电解质层可以包括固体电解质和胶凝聚合物电解质。

本文使用的术语“固体电解质片材”表示形成为具有平面结构的薄膜(例如，较薄的薄膜)或片材的固体电解质。优选地，固体电解质片材由支撑层(例如，聚合物薄膜)和嵌入或浸渍在其中的电解质材料制成。例如，固体电解质片材可以由多孔聚合物片材或薄膜和嵌入或浸渍在薄膜中的电解质材料(例如，离聚物或离子液体)形成。

本发明的目的不限于上述这些目的。通过以下说明，将清楚地理解本发明的其它目的，并且其能够通过权利要求书中限定的方法及其组合而实施。

在一个方面中，提供了一种固体电解质片材，所述固体电解质片材包括多孔聚合物薄膜和复合固体电解质层，所述多孔聚合物薄膜包括多个孔隙，所述复合固体电解质层布置在多孔聚合物薄膜的至少一个表面上。优选地，复合固体电解质层可以包括固体电解质和凝胶聚合物电解质。

多孔聚合物薄膜可以包括无纺布。

固体电解质可以包括硫化物基固体电解质。

凝胶聚合物电解质可以包含含有丙烯酸酯重复单元的聚合物和离子山梨酸酯液体。

基于凝胶聚合物电解质的总重量，凝胶聚合物电解质可以包含约3.5重量％或更少的量的聚合物。

基于复合固体电解质层的总重量，凝胶聚合物电解质可以包含约1.5重量％或更少的量的聚合物。

丙烯酸酯重复单元可以包括选自乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和聚(乙二醇)二丙烯酸酯(PEGDA)的一种或多种。

离子山梨酸酯液体可以包含锂盐和乙二醇二甲醚。