一种固态电解质膜的制备方法与流程

本发明涉及新能源锂电池领域，具体为一种固态电解质膜的制备方法。

背景技术：

1、随着新能源汽车的快速发展，锂离子电池在新能源领域占据越来越重要的地位，人们对锂电池的各项性能要求也越来越高。相比传统使用电解液型的锂离子电池，全固态锂电池由于使用固态电解质取代了电解液和隔膜，电池更薄且体积更小；并且适用的材料体系也更加灵活，譬如可以使用金属锂作为负极，从而提升整个电池的能量密度；此外杜绝了电解液泄露，提升了电池的安全性能。

2、固态电解质膜的制备是全固态锂离子电池的关键技术之一，和液态电池不同，固态电池中的固态电解质与电极由于是固-固接触，电解质对于电极材料往往没有类似于液体电解液那样的浸润性，以至其界面阻抗一般大一个数量级以上，不利于锂离子传输，从而引起浓差极化，增加过电势，最终使电池无法大倍率充放电。

3、针对电解质与电极之间界面阻抗过高的问题，产业界往往通过烧结法(201280054038.6)、浸渍法(201410019070.1)和涂覆法(201310674203.4)来进行解决，其共同之处都是先制备极片，然后将配制好的电解质浆料涂/挂在极片上，进而干燥得到附着固态电解质的极片，再进行下一步组装，这些方法要求电解质浆料具有一定的粘度，从而能使涂覆顺利进行，此外，在切片步骤，由于电解质膜和电极材料的面积基本相当，切片产生的毛刺容易在电池组装时接触另一电极，从而造成电池内部的微短路，留下安全隐患。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的是提供一种固态电解质膜的制备方法，以解决上述背景技术中提到的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种固态电解质膜的制备方法

3、步骤一：配置电解质浆料；

4、步骤二：将制备好的电解质浆料注入传送带料槽中，调节传送带速度，使之以0.1-200m/min速度经过5-20m长的烘箱，温度控制在50-150℃，对电解质浆料进行烘烤，去除溶剂；

5、步骤三：用机械手抓取传送带料槽中的可移动模具，将干燥好的电解质膜带出，待用或直接装配在涂布好或进行切片后的极片上。

6、通过采用上述技术方案，通过不同模具形状可以控制电解质的成膜形状，从而有效地降低了对于电解质浆料粘度的要求(特别是低粘度下电解质容易流动的情况)，能够灵活控制电解质膜的面积并方便转移至极片，使得电解质膜能够覆盖电极材料，并减少了裁剪电解质导致产生的毛刺，增加了安全性能，同时兼顾降低界面阻抗的要求。

7、本发明进一步设置为，所述电解质浆料中的固体为用于固态电池的聚合物电解质或与氧化物电解质、硫化物电解质、氮化物电解质、有机无机复合电解质其中一种的组合；液体为水、乙腈、n,n-二甲基甲酰胺、二氯甲烷、二甲亚砜、乙酸乙酯、乙酸丁酯、n-甲基吡络烷酮中的一种或两种组合。

8、本发明进一步设置为，所述氧化物电解质为锂镧钛氧、锂钽钛氧、锂镧钽锆氧、锂钛磷氧、锂锌锗氧、锂硅氧、锂铝硅氧、锂铝锗磷氧、锂钛锆磷氧中的一种或两种组合。

9、本发明进一步设置为，所述聚合物电解质为聚氧乙烯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、纤维素、聚氨酯、聚硅氧烷、聚丙烯酸、羟丙基甲基纤维素与锂盐的混合物。

10、本发明进一步设置为，所述硫化物电解质为锂硅氧硫、锂硅磷硫、锂镓锗硫、锂锑磷硫、锂锗磷硫、锂锡磷硫、锂锌锆硫、锂磷硫中的一种或两种组合。

11、本发明进一步设置为，所述氮化物电解质为锂磷氧氮、氮化锂中的一种或两种组合。

12、本发明进一步设置为，所述有机无机复合电解质为含锂金属有机框架或金属有机框架-锂盐混合物。

13、本发明进一步设置为，所述极片包括三元正极、磷酸铁锂、钴酸锂、含硫正极、金属锂、含碳负极。

14、综上所述，本发明主要具有以下有益效果：

15、本发明通过不同模具形状可以控制电解质的成膜形状，从而有效地降低了对于电解质浆料粘度的要求(特别是低粘度下电解质容易流动的情况)，能够灵活控制电解质膜的面积并方便转移至极片，使得电解质膜能够覆盖电极材料，并减少了裁剪电解质导致产生的毛刺，增加了安全性能，同时兼顾降低界面阻抗的要求。

技术特征：

1.一种固态电解质膜的制备方法，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种固态电解质膜的制备方法，其特征在于：所述电解质浆料中的固体为用于固态电池的聚合物电解质或与氧化物电解质、硫化物电解质、氮化物电解质、有机无机复合电解质其中至多两种的组合；液体为水、乙腈、n,n-二甲基甲酰胺、二氯甲烷、二甲亚砜、乙酸乙酯、乙酸丁酯、n-甲基吡络烷酮中的至多两种组合。

3.根据权利要求2所述的一种固态电解质膜的制备方法，其特征在于：所述聚合物电解质为聚氧乙烯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、纤维素、聚氨酯、聚硅氧烷、聚丙烯酸、羟丙基甲基纤维素与锂盐的混合物。

4.根据权利要求2所述的一种固态电解质膜的制备方法，其特征在于：所述氧化物电解质为锂镧钛氧、锂钽钛氧、锂镧钽锆氧、锂钛磷氧、锂锌锗氧、锂硅氧、锂铝硅氧、锂铝锗磷氧、锂钛锆磷氧中的至多两种组合。

5.根据权利要求2所述的一种固态电解质膜的制备方法，其特征在于：所述硫化物电解质为锂硅氧硫、锂硅磷硫、锂镓锗硫、锂锑磷硫、锂锗磷硫、锂锡磷硫、锂锌锆硫、锂磷硫中的至多两种组合。

6.根据权利要求2所述的一种固态电解质膜的制备方法，其特征在于：所述氮化物电解质为锂磷氧氮、氮化锂中的至多两种组合。

7.根据权利要求2所述的一种固态电解质膜的制备方法，其特征在于：所述有机无机复合电解质为含锂金属有机框架。

8.根据权利要求1所述的一种固态电解质膜的制备方法，其特征在于：所述极片包括三元正极、磷酸铁锂、钴酸锂、金属锂、含硫正极、含碳负极。

技术总结
本发明公开了一种固态电解质膜的制备方法，涉及新能源锂电池领域，配置电解质浆料；将制备好的电解质浆料注入传送带料槽中，调节传送带速度，使之以0.1‑200m/min速度经过5‑20m长的烘箱，温度控制在50‑150℃，对电解质浆料进行烘烤，去除溶剂；用机械手抓取传送带料槽中的可移动模具，将干燥好的电解质膜带出，待用或直接装配在涂布好或进行切片后的极片上。本发明通过不同模具形状可以控制电解质的成膜形状，从而有效地降低了对于电解质浆料粘度的要求，能够灵活控制电解质膜的面积并方便转移至极片，使得电解质膜能够覆盖电极材料，并减少了裁剪电解质导致产生的毛刺，增加了安全性能，同时兼顾降低界面阻抗的要求。

技术研发人员：杨涛,吴芳,张金铃,郑煜坤
受保护的技术使用者：江西魔玛科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13