[发明专利]一种固态电解质薄膜及其制备方法和在锂离子电池中的应用

说明书

本发明提供了一种固态电解质薄膜及其制备方法和在锂离子电池中的应用，属于固态锂电池技术领域。本发明提供的固态电解质薄膜的制备方法包括：将刚性链段聚合物、柔性链段聚合物、微/纳米颗粒、锂盐和N，N‑二甲基甲酰胺混合，得到固态电解质浆料；将所述固态电解质浆料进行涂敷后干燥，得到固态电解质薄膜，所述涂敷的厚度为50～80μm。本发明通过在固态电解质中引入微/纳米颗粒，构建微纳米颗粒与有机聚合物的界面，通过引入界面，提高电解质薄膜的锂离子传输效率，使其制备的锂离子电池具有较高的充放电容量。实施例结果显示，本发明所制备的固态电解质薄膜组装的锂离子电池进行充放电性能测试克容量可达150mA·h/g。

技术领域

本发明涉及固态锂电池领域，尤其涉及一种固态电解质薄膜及其制备方法和在锂离子电池中的应用。

背景技术

目前主流的商用锂离子电池内部均采用有机液体进行离子传输，固态电解质由于其较高的安全性能近年来受到广泛关注。但是，固态电解质相比于液体电解质，锂离子传输效率更低，因此未获得大规模应用。

目前人们对于固态电解质的制备已经有了一定研究，如公开号为CN109921089A的发明专利中以锂离子固态电解质陶瓷粉体为主体制备锂离子复合固态电解质薄膜，使得锂离子固态电解质在复合电解质薄膜中成分增多，提高固态电解质薄膜的离子电导率，但是其制备的锂离子电池放电容量电仅能达到110mA·h/g，仍然较低。

因此，如何提高固态电解质薄膜的锂离子传输效率，使锂离子电池具有较高的充放电容量，是有待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固态电解质薄膜的制备方法。本发明提供的制备方法能够提高电解质薄膜的锂离子传输效率，使其制备的锂离子电池具有较高的充放电容量。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种固态电解质薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)将刚性链段聚合物、柔性链段聚合物、微/纳米颗粒、锂盐和N，N-二甲基甲酰胺混合，得到固态电解质浆料；

(2)将所述步骤(1)得到的固态电解质浆料进行涂敷后干燥，得到固态电解质薄膜；所述涂敷的厚度为50～80μm。

优选地，所述步骤(1)中的刚性链段聚合物为聚偏氟乙烯、琥珀腈、聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基乙撑碳酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种。

优选地，所述步骤(1)中的柔性链段聚合物为聚乙酸乙烯酯、聚乙二醇、四乙二醇二甲醚、碳酸乙烯亚乙酯和三甲基氧基硅烷中的一种。

优选地，所述步骤(1)中的微/纳米颗粒为二氧化硅、氧化硅、氧化铝、氧化钇和氧化锆中的一种。

优选地，所述步骤(1)中的微/纳米颗粒的粒径为100nm～2μm。

优选地，所述步骤(1)中的锂盐为双三氟甲磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂和六氟磷酸锂中的一种。

优选地，所述步骤(1)中，以固态电解质浆料中所有溶质的质量为100％计，所述固态电解质浆料包含以下组分：刚性链段聚合物20～70％，柔性链段聚合物5～40％，锂盐5～40％，微/纳米颗粒5～20％。

优选地，所述步骤(1)中刚性链段聚合物的质量与N，N-二甲基甲酰胺的体积比为1g∶(7.14～21.43)mL。

本发明还提供了上述制备方法制备得到的固态电解质薄膜。

本发明还提供了上述技术方案所述固态电解质薄膜在锂离子电池中的应用。