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      一種固體鋰離子電解質(zhì)及其制備方法

      文檔序號:9710150閱讀:477來源:國知局
      一種固體鋰離子電解質(zhì)及其制備方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明屬于鋰電池技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種固體鋰離子電解質(zhì)及其制備方法。
      【背景技術(shù)】
      [0002]正負極間依靠電解液進行鋰離子傳導(dǎo)的傳統(tǒng)鋰離子電池經(jīng)過二十幾年的發(fā)展已經(jīng)取得了了較高的工作電位和比容量,且具有較為穩(wěn)定的循環(huán)與倍率性能,為人們的生活帶來了種種便利。
      [0003]然而這種以液態(tài)電解液作為鋰離子傳輸介質(zhì)的鋰離子電池也存在弊端,其中安全性能較差是一個重要的問題。由于電解液在高溫下易分解,傳統(tǒng)的鋰離子電池不能在高溫下工作,耐受熱沖擊的性能也較差。電解液又因其可燃性,使得鋰電池存在燃燒爆炸的危險。而且,如果電池的封裝不可靠,電解液還存在著漏液的風險。
      [0004]為了解決傳統(tǒng)鋰離子電池安全性能低的問題,全固態(tài)鋰離子電池開始受到研究者的關(guān)注。全固態(tài)鋰離子電池用固態(tài)的鋰離子電解質(zhì)代替了電解液,而固態(tài)電解質(zhì)強度高,性質(zhì)穩(wěn)定,可以在高溫下工作,可燃性低,還能有效防止電池內(nèi)部的短路。
      [0005]但是,目前固體電解質(zhì)層較厚,固體電解質(zhì)本身的鋰離子電導(dǎo)率低,并且當電解質(zhì)與電極材料組合時,二者僅通過簡單的共壓,則接觸面積有限。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0006]有鑒于此,本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種固體鋰離子電解質(zhì)及其制備方法,本發(fā)明提供本發(fā)明提供的。
      [0007]本發(fā)明提供了一種固體鋰離子電解質(zhì),包括致密層以及與復(fù)合于所述致密層的多孔層,所述多孔層包括多個與所述致密層垂直的直通孔。
      [0008]優(yōu)選的,所述多孔層復(fù)合于致密層的一側(cè)或兩側(cè)。
      [0009]優(yōu)選的,所述致密層的厚度為5?200μηι。
      [0010]優(yōu)選的,所述固體鋰離子電解質(zhì)為Li7La3Zr2〇i2。
      [0011]本發(fā)明還提供了一種固體鋰離子電解質(zhì)的制備方法,包括以下步驟:
      [0012]A)將固體鋰離子電解質(zhì)前驅(qū)體粉末、分散劑、粘結(jié)劑與溶劑混合,得到混合漿料;
      [0013]B)將所述混合漿料涂覆于襯底上,再置于絮凝劑中進行固化,得到固化膜;
      [0014]C)將所述固化膜與襯底分離后,進行干燥、燒結(jié),得到固體鋰離子電解質(zhì)。
      [0015]本發(fā)明還提供了一種固體鋰離子電解質(zhì)的制備方法,包括以下步驟:
      [0016]a)將第一固體鋰離子電解質(zhì)前驅(qū)體粉末、第一分散劑、第一粘結(jié)劑與第一溶劑混合,得到第一混合漿料;
      [0017]將所述第一混合漿料涂覆于襯底上,再置于第一絮凝劑中進行固化,得到第一固化膜;所述第一固化膜包括致密層以及與復(fù)合于所述致密層的多孔層,所述多孔層由多個與所述致密層垂直的直通孔形成;
      [0018]b)將第二固體鋰離子電解質(zhì)前驅(qū)體粉末、第二分散劑、第二粘結(jié)劑與第二溶劑混合,得到第二混合漿料;
      [0019]將所述第二混合漿料涂覆于襯底上,再置于第二絮凝劑中進行固化,得到第二固化膜;所述第二固化膜包括致密層以及與復(fù)合于所述致密層的多孔層,所述多孔層由多個與所述致密層垂直的直通孔形成;
      [0020]c)將所述第一固化膜的致密層和第二固化膜的致密層貼合熱壓,燒結(jié),得到固體鋰離子電解質(zhì);
      [0021]所述步驟a)與步驟b)沒有順序限制。
      [0022]優(yōu)選的,所述固體鋰離子電解質(zhì)前驅(qū)體粉末、第一固體鋰離子電解質(zhì)前驅(qū)體粉末和第二固體鋰離子電解質(zhì)前驅(qū)體粉末選自Li7La3Zr2012前驅(qū)體粉末;
      [0023]所述分散劑、第一分散劑和第二分散劑選自聚乙烯吡咯烷酮;
      [0024]所述粘結(jié)劑、第一粘結(jié)劑和第二粘結(jié)劑獨立的選自聚醚砜、聚偏氟乙烯和聚芳砜中的一種或多種;
      [0025]所述溶劑、第一溶劑和第二溶劑選自N-甲基吡咯烷酮;
      [0026]所述絮凝劑、第一絮凝劑和第二絮凝劑選自水。
      [0027]優(yōu)選的,所述固體鋰離子電解質(zhì)前驅(qū)體粉末的質(zhì)量與溶劑、分散劑和粘結(jié)劑的總質(zhì)量的比例為(50:50)?(80:20);
      [0028]所述第一固體鋰離子電解質(zhì)前驅(qū)體粉末的質(zhì)量與第一溶劑、第一分散劑和第一粘結(jié)劑的總質(zhì)量的比例為(50:50)?(80:20);
      [0029]所述第二固體鋰離子電解質(zhì)前驅(qū)體粉末的質(zhì)量與第二溶劑、第二分散劑和第二粘結(jié)劑的總質(zhì)量的比例為(50:50)?(80:20)。
      [0030]優(yōu)選的,所述溶劑、分散劑和粘結(jié)劑的質(zhì)量比為(10-30): (0.1-2.5):(1-8);
      [0031]所述第一溶劑、第一分散劑和第一粘結(jié)劑的質(zhì)量比為(10-30):(0.1-2.5): (1-8);
      [0032]所述第二溶劑、第二分散劑和第二粘結(jié)劑的質(zhì)量比為(10-30):(0.1-2.5): (1-8)。
      [0033]優(yōu)選的,所述襯底選自載帶、銅箔或鋁箔。
      [0034]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明提供了一種固體鋰離子電解質(zhì),包括致密層以及與復(fù)合于所述致密層的多孔層,所述多孔層包括多個與所述致密層垂直的直通孔。本發(fā)明提供的固體鋰離子電解質(zhì)包括致密層以及與復(fù)合于所述致密層的多孔層,所述致密層與所述多孔層之間緊密貼合,并且所述多孔層為直通孔結(jié)構(gòu),從而有利于電極的填充以及增大電極與電解質(zhì)之間的接觸面積。
      【附圖說明】
      [0035]圖1為本發(fā)明實施例1?3制備的Li7La3Zr201:^軀體的XRD圖譜;
      [0036]圖2為本發(fā)明實施例1制備的干燥的固化膜斷面的掃描電鏡圖;
      [0037]圖3為本發(fā)明實施例2中固化后的固化膜斷面的掃描電鏡圖;
      [0038]圖4為本發(fā)明實施例2制備的固體鋰離子電解質(zhì)斷面的掃描電鏡圖;
      [0039]圖5為本發(fā)明實施例3中固化后的固化膜斷面的掃描電鏡圖;
      [0040]圖6為本發(fā)明實施例3制備的固體鋰離子電解質(zhì)斷面的掃描電鏡圖;
      [0041]圖7為本發(fā)明實施例4制備的固體鋰離子電解質(zhì)斷面的掃描電鏡圖;
      [0042]圖8為本發(fā)明實施例5制備的固體鋰離子電解質(zhì)斷面的掃描電鏡圖;
      [0043]圖9為本發(fā)明實施例6制備的固體鋰離子電解質(zhì)斷面的掃描電鏡圖。
      【具體實施方式】
      [0044]本發(fā)明提供了一種固體鋰離子電解質(zhì),包括致密層以及與復(fù)合于所述致密層的多孔層,所述多孔層由多個與所述致密層垂直的直通孔形成。
      [0045]本發(fā)明提供的固體鋰離子電解質(zhì)包括致密層,所述致密層的厚度優(yōu)選為5?200μ111,更優(yōu)選為10?18(^1]1。
      [0046]本發(fā)明提供的固體鋰離子電解質(zhì)還包括多孔層,所述多孔層包括多個與所述致密層垂直的直通孔。
      [0047]所述多孔層可以復(fù)合于所述致密層的一側(cè),也可以復(fù)合于所述致密層的兩側(cè)。優(yōu)選的,所述多孔層復(fù)合于所述致密層的兩側(cè),從而形成類似“非”字型的固體鋰離子電解質(zhì)。從而電極可以填充于所述多孔層中,增大了多孔層與正極和/或負極的接觸面積。
      [0048]在本發(fā)明中,所述固體鋰離子電解質(zhì)的膜的厚度優(yōu)選為260?ΙΟΟΟμπι,更優(yōu)選為270 ?950μπιο
      [0049]本發(fā)明對所述固體鋰離子電解質(zhì)的種類并沒有特殊限制,本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的固體鋰離子電解質(zhì)的種類即可。在本發(fā)明中,所述固體鋰離子電解質(zhì)優(yōu)選為Li7La3Zr2012。
      [0050]本發(fā)明還提供了一種固體鋰離子電解質(zhì)的制備方法,包括以下步驟:
      [0051]A)將固體鋰離子電解質(zhì)前驅(qū)體粉末、分散劑、粘結(jié)劑與溶劑混合,得到混合漿料;
      [0052]B)將所述混合漿料涂覆于襯底上,再置于絮凝劑中進行固化,得到固化膜;
      [0053]C)將所述固化膜與襯底分離后,進行干燥、燒結(jié),得到固體鋰離子電解質(zhì)。
      [0054]本發(fā)明首先將固體鋰離子電解質(zhì)前驅(qū)體粉末、分散劑、粘結(jié)劑與溶劑混合,得到混合漿料。
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