一种固态电解质膜及其制备方法与应用与流程

本申请涉及固态电池，具体涉及一种固态电解质膜及其制备方法与应用。

背景技术：

1、二次电池当中，相比于使用液态电解液的锂离子电池，使用固态电解质的全固态电池具有更高能量密度和更高安全性的特点。在固态电解质当中，硫化物固态电解质由于其室温下的离子电导率接近液态电解液，因此理论上最有希望用于产业化的全固态二次电池，然而硫化物固态电解质对于空气和水分敏感度高，在和空气中的水分反应后不仅大幅度降低其离子电导率，甚至还会产生有毒的硫化氢气体。

技术实现思路

1、本申请的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种固态电解质膜及其制备方法与应用，本申请的固态电解质膜采用含有非质子型路易斯酸的包覆层对硫化物固态电解质进行包覆，从而靶向稳定硫化物固态电解质的路易斯碱性反应位点，使其与空气中的水分反应概率大幅度降低，使得产品在应用于二次电池后具有理想的初始放电容量和良好的循环稳定性。

2、为实现上述目的，在本申请的第一方面，本申请提供了一种固态电解质膜，包括硫化物固态电解质及设置在所述硫化物固态电解质表面的包覆层；

3、所述包覆层包含非质子型路易斯酸；

4、所述固态电解质膜满足：a1-a2≤1且a1≥1.5；

5、其中a1 ms/cm为固态电解质膜在室温且水含量＜0.1ppm、氧含量＜0.1ppm环境下60min的离子电导率，a2 ms/cm为固态电解质膜在25℃、相对湿度50％的空气环境下60min的离子电导率。

6、作为本申请的实施方案，所述1.5≤a1≤9。

7、作为本申请的实施方案，所述1≤a2≤8.6。

8、作为本申请的实施方案，所述非质子型路易斯酸包括卤化硼、卤化铝、卤化铁、卤化铜、卤化钴、卤化锌、卤化钛、卤化锆、卤化铌、al(ch3)3、对苯醌、1,4-萘醌、9,10-菲醌、9,10-蒽醌中的至少一种。

9、作为本申请的实施方案，所述非质子型路易斯酸在硫化物固态电解质中的质量含量为1～4wt％。

10、作为本申请的实施方案，所述硫化物固态电解质的通式包括lixaybz，其中，a包括ge，sn，p中的一种或两种，b包括s、cl中的一种或两种，3≤x≤10，1≤y≤3，0≤z≤12。

11、作为本申请的实施方案，所述硫化物固态电解质包括li10gep2s12、li7p3s11、li6ps5cl、li5.5ps4.5cl1.5、li10snp2s12、li3ps4中的至少一种。

12、在本申请的第二方面，本申请提供了所述固态电解质膜的制备方法，包括以下步骤：

13、将非质子型路易斯酸、硫化物固态电解质和粘结剂在溶剂中分散混合制浆，涂布，干燥，得固态电解质膜；

14、或将质子型路易斯酸、硫化物固态电解质和粘结剂分散混合，辊压，得固态电解质膜。

15、在本申请的第三方面，本申请提供了一种固态电池，包括所述固态电解质膜。

16、在本申请的第四方面，本申请提供了一种用电装置，包括所述固态电池，所述固态电池作为所述用电装置的供电电源。

17、本申请提供了一种固态电解质膜及其制备方法与应用，本发明的固态电解质膜采用非质子型路易斯酸作为包覆层对硫化物固态电解质进行包覆，从而靶向稳定硫化物固态电解质的路易斯碱性反应位点，使其与空气中的水分反应概率大幅度降低，同时，使固态电解质膜的电导率在合适范围，使得产品在应用于二次电池后具有理想的初始放电容量和良好的循环稳定性。

技术特征：

1.一种固态电解质膜，其特征在于，包括硫化物固态电解质及设置在所述硫化物固态电解质表面的包覆层；

2.如权利要求1所述固态电解质膜，其特征在于，所述非质子型路易斯酸包括卤化硼、卤化铝、卤化铁、卤化铜、卤化钴、卤化锌、卤化钛、卤化锆、卤化铌、al(ch3)3、对苯醌、1,4-萘醌、9,10-菲醌、9,10-蒽醌中的至少一种。

3.如权利要求1所述固态电解质膜，其特征在于，所述非质子型路易斯酸在硫化物固态电解质中的质量含量为1～4wt％。

4.如权利要求1所述固态电解质膜，其特征在于，所述硫化物固态电解质的通式包括lixaybz，其中，a包括ge，sn，p中的一种或两种，b包括s、cl中的一种或两种，3≤x≤10，1≤y≤3，0≤z≤12。

5.如权利要求1所述固态电解质膜，其特征在于，所述硫化物固态电解质包括li10gep2s12、li7p3s11、li6ps5cl、li5.5ps4.5cl1.5、li10snp2s12、li3ps4中的至少一种。

6.如权利要求1所述固态电解质膜，其特征在于，所述1.5≤a1≤9。

7.如权利要求1所述固态电解质膜，其特征在于，所述1≤a2≤8.6。

8.如权利要求1～7任一项所述固态电解质膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.一种固态电池，其特征在于，包括权利要求1～8任一项所述固态电解质膜。

10.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求9所述的固态电池，所述固态电池作为所述用电装置的供电电源。

技术总结
本申请公开了一种固态电解质膜及其制备方法与应用，属于固态电池技术领域。本申请的固态电解质膜采用含有非质子型路易斯酸的包覆层对硫化物固态电解质进行包覆，从而靶向稳定硫化物固态电解质的路易斯碱性反应位点，使其与空气中的水分反应概率大幅度降低；同时，对于制备的固态电解质膜的初始离子电导率以及在特定条件下的离子电导率变化率进行限定，使得产品在应用于二次电池后具有理想的初始放电容量和良好的循环稳定性。

技术研发人员：梁子腾
受保护的技术使用者：欣旺达动力科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4