复合固态电解质及其制备方法、锂离子电池与流程

本申请涉及电池，特别是涉及一种复合固态电解质及其制备方法、锂离子电池。

背景技术：

1、随着二次电池的广泛商用，卤化物固态电解质由于兼具较高的离子电导率、高的氧化稳定性、较宽的化学窗口等优点常被用于制备固态电解质，应用到锂离子电池中的正极和负极之间，用于分隔正负极活性物质，避免电池发生短路。

2、然而，传统的卤化物固态电解质材料无法与金属锂负极直接接触，在制备固态电池时，需要在卤化物固态电解质层与金属锂负极之间设置硫化物固态电解质层，使得固态电解质层厚度增加，增加了固态电池的制备成本。

技术实现思路

1、基于此，针对上述问题，本申请提供一种复合固态电解质及其制备方法、锂离子电池，以降低固态电池的制备成本。

2、本申请的第一方面提供了一种复合固态电解质，包括：卤化物固态电解质及包覆在卤化物固态电解质表面的包覆层，包覆层包括聚合物；所述聚合物不与锂金属发生反应。

3、本申请通过将适量的聚合物包覆在卤化物固态电解质的表面，有助于避免卤化物固态电解质和金属锂负极的直接接触，提高了卤化物固态电解质对金属锂的稳定性，无需再增加硫化物固态电解质层，减小固态电解质层的厚度，降低固态电池的制备成本。

4、在其中一个实施例中，包覆层的厚度为2nm-20nm。

5、在其中一个实施例中，卤化物固态电解质与聚合物的质量比为（90-99）：（1-10）。

6、在其中一个实施例中，包覆层与卤化物固态电解质的接触面积s1与卤化物固态电解质表面积s0之间满足0.75≤s1/s0＜1。

7、在其中一个实施例中，聚合物的室温下离子电导率＜10-6 s/cm。

8、在其中一个实施例中，聚合物在室温下不具备锂离子传输的能力。

9、在其中一个实施例中，第二聚合物包括羧甲基纤维素、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚氯乙烯、海藻酸钠、瓜尔豆胶、魔芋胶、卡拉胶、聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯中的至少一种。

10、在其中一个实施例中，卤化物固态电解质包括li2zrcl6及li2zrcl6的衍生物。

11、在其中一个实施例中，li2zrcl6的衍生物包括li2+4x-axzr1-xaxcl6；其中，a为金属a的价态，1≤a≤6，x＜1，金属a包括dy、nb、mn中的一种；或，li2zrcl6的衍生物包括li2zrcl6-byby；其中，b为元素b的价态，y≤1，元素b为o元素或卤族元素。

12、本申请的第二方面提供了一种如上述的复合固态电解质的制备方法，包括以下步骤：提供卤化物固态电解质和聚合物；按质量比称取卤化物固态电解质和聚合物并放入球磨装置中进行球磨，得到复合固态电解质，卤化物固态电解质与聚合物的质量比为（90-99）：（1-10）。

13、本申请的第三方面提供了一种锂离子电池，锂离子电池包括正极、金属锂负极以及固态电解质膜，固态电解质膜包括如上述的复合固态电解质。

技术特征：

1.一种复合固态电解质，其特征在于，包括卤化物固态电解质及包覆在所述卤化物固态电解质表面的包覆层，所述包覆层包括聚合物；

2.根据权利要求1所述的复合固态电解质，其特征在于，所述包覆层的厚度为2nm-20nm。

3.根据权利要求1所述的复合固态电解质，其特征在于，所述卤化物固态电解质与所述聚合物的质量比为（90-99）：（1-10）。

4.根据权利要求1所述的复合固态电解质，其特征在于，所述包覆层与所述卤化物固态电解质的接触面积s1与所述卤化物固态电解质的表面积s0之间满足0.75≤s1/s0＜1。

5.根据权利要求1所述的复合固态电解质，其特征在于，所述聚合物的室温下离子电导率＜10-6 s/cm。

6.根据权利要求5所述的复合固态电解质，其特征在于，所述聚合物包括羧甲基纤维素、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚氯乙烯、海藻酸钠、瓜尔豆胶、魔芋胶、卡拉胶、聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯中的至少一种。

7.根据权利要求1~6任一项所述的复合固态电解质，其特征在于，所述卤化物固态电解质包括li2zrcl6及li2zrcl6的衍生物。

8.根据权利要求7所述的复合固态电解质，其特征在于，所述li2zrcl6的衍生物包括li2+4x-axzr1-xaxcl6；其中，a为金属a的价态，1≤a≤6，x＜1，所述金属a包括dy、nb、mn中的一种；或，

9.一种如权利要求1-8任一项所述的复合固态电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括正极、金属锂负极以及固态电解质膜，所述固态电解质膜包括权利要求1-8任一项所述的复合固态电解质。

技术总结
本申请涉及一种复合固态电解质及其制备方法、锂离子电池。该复合固态电解质包括卤化物固态电解质及包覆在卤化物固态电解质表面的包覆层，包覆层包括聚合物；其中，聚合物不与锂金属发生反应。通过将适量的聚合物包覆在卤化物固态电解质的表面，有助于避免卤化物固态电解质和金属锂负极的直接接触，提高了卤化物固态电解质对金属锂的稳定性，无需再增加硫化物固态电解质层，减小固态电解质层的厚度，降低固态电池的制备成本。

技术研发人员：易红明,张雪,刘家豪
受保护的技术使用者：清陶（昆山）能源发展股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8