[发明专利]固态电解质膜及其制备方法和固态电池

说明书

本发明公开了固态电解质膜及其制备方法和固态电池。其中，制备固态电解质膜的方法包括：将快离子导体、可聚合单体、可交联单体、聚合物与溶剂混合并进行球磨，得到混合物料；将所述混合物料和锂盐混合并进行球磨，得到电解质浆料；对所述电解质浆料进行脱泡处理和陈腐处理，得到流延浆料；将所述流延浆料流延到基膜上，并进行热处理，使所述流延浆料成型；除去所述基膜，获得所述固态电解质膜。该方法通过将流延成型与热聚合技术联用，可以制备得到超薄、高强度的固态电解质膜。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体而言，本发明涉及固态电解质膜及其制备方法和固态电池。

背景技术

固态电池由于具有更高的能量密度和安全性被认为是未来锂离子电池发展的方向。采用固态电解质代替液态电解液可以抑制电池热失控发生，使电池耐受高温工作环境，同时可以匹配更高克容量的正负极材料，提高电池的能量密度。目前的固态电解质主要的研究方向是有机-无机复合电解质体系，主要采用涂覆、浇铸的方法获得，复合电解质膜的厚度往往在50μm以上，甚至达到100～200μm。一方面，锂离子通过电解质膜的传输路径长，电池阻抗大，导致电性能较差；电解质膜的强度较差，对电池的制造组装增加了难度，难以产业化应用。另一方面，这些制备方法很多只能在实验室实现，难以进行产业化推广，即使存在推广的可能，相关的技术储备不足，产线和设备需要重新设计。

因而，现有的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固态电解质膜及其制备方法和固态电池。其中，制备固态电解质膜的方法通过将流延成型与热聚合技术联用，可以制备得到超薄、高强度的固态电解质膜。

本发明提出的制备固态电解质膜的方法，根据本发明的实施例，该方法包括：

物料混合的步骤：将快离子导体、可聚合单体、可交联单体、聚合物与溶剂混合并进行球磨，得到混合物料；

锂盐混合的步骤：将所述混合物料和锂盐混合并进行球磨，得到电解质浆料；

浆料脱泡和陈腐的步骤：对所述电解质浆料进行脱泡处理和陈腐处理，得到流延浆料；

浆料流延和热处理的步骤：将所述流延浆料流延到基膜上，并进行热处理，使所述流延浆料成型；

除去基膜的步骤：除去所述基膜，获得所述固态电解质膜。

根据本发明实施例的制备固态电解质膜的方法，首先制备得到包含可聚合单体和可交联单体的电解质浆料，将该电解质浆料进行脱泡和陈腐后，获得用于流延成型的流延浆料。后续，通过流延成型技术将流延浆料施加到基膜上，可精确控制流延膜的厚度，获得较薄的复合电解质膜前体，且可有效减少电解质膜内部和表面的气孔。进而，通过热处理，在除去复合电解质膜中溶剂的同时，使其中的可聚合单体、可交联单体发生热聚合，成型得到超薄且高强度的固态电解质膜，不需要额外添加引发剂引发单体聚合，避免了因添加引发剂对电池性能造成的恶化效应。固态电解质膜成型后，分离除去基膜即得固态电解质膜产品。

另外，根据本发明上述实施例的制备固态电解质膜的方法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，所述物料混合的步骤中，将所述快离子导体、所述可聚合单体、所述可交联单体和所述溶剂混合，得到第一混料；将所述聚合物与所述溶剂混合，得到第二混料；将所述第一混料与所述第二混料混合并进行球磨，得到所述混合物料；或者，将所述快离子导体、所述可聚合单体、所述可交联单体混合，得到第三混料；将所述第三混料与所述聚合物和所述溶剂混合并进行球磨，得到所述混合物料。

在本发明的一些实施例中，所述快离子导体包括选自石榴石型锂离子导体、钙钛矿型锂离子导体、LISICON型锂离子导体、NASICON型锂离子导体、硫化物固态电解质中的至少之一。