一种固态电解质膜及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115395090A(43)申请公布日2022.11.25(21)申请号202211233734.5(22)申请日2022.10.10(71)申请人蜂巢能源科技（无锡）有限公司地址214100江苏省无锡市锡山经济开发区东部园大成路1066号(72)发明人陈少杰李瑞杰王磊黄海强周宇楠刘景超(74)专利代理机构北京远智汇知识产权代理有限公司11659专利代理师徐浩(51)Int.Cl.H01M10/0562(2010.01)H01M10/42(2006.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书2页说明书10页附图2页(54)发明名称一种固态电解质膜及其制备方法和应用(57)摘要本发明涉及一种固态电解质膜及其制备方法和应用，所述固态电解质膜包括固态电解质颗粒和聚合物的混合物，所述混合物经纤维化处理；所述聚合物经阳离子交换，所述聚合物包括含有阳离子交换基团的氟树脂。本发明所述固态电解质膜具备优异的离子电导率和机械性能，其进一步形成的全固态电池具备优异的倍率性能，而且制备中无需溶剂参与，粘结剂用量少。CN115395090ACN115395090A权利要求书1/2页1.一种固态电解质膜，其特征在于，所述固态电解质膜包括固态电解质颗粒和聚合物的混合物，所述混合物经纤维化处理；所述聚合物经阳离子交换，所述聚合物包括含有阳离子交换基团的氟树脂。2.根据权利要求1所述的固态电解质膜，其特征在于，所述聚合物中，所述阳离子交换基团包括磺酸基团；和/或，所述聚合物中，所述阳离子交换基团的质量占比为300‑1500g/mol；和/或，所述聚合物经阳离子交换后，包括磺酸锂基团；和/或，所述聚合物经阳离子交换后，离子电导率＞1×10‑5S/cm；和/或，所述含有阳离子交换基团的氟树脂，经红外光谱测试后在波长为1150cm‑1附近处的峰强度为a，在1070cm‑1附近处的峰强度为b，在980cm‑1附近处的峰强度为c，满足1>b/a>0.3且b/c>1。3.根据权利要求1所述的固态电解质膜，其特征在于，所述固态电解质颗粒包括硫化物固态电解质颗粒、卤素固态电解质颗粒或氧化物固态电解质颗粒中的任意一种或至少两种的组合；所述固态电解质颗粒的粒径为0.3‑10μm；所述聚合物的粒径为50‑150μm。4.根据权利要求1所述的固态电解质膜，其特征在于，以所述固态电解质膜的总质量为100％计，所述聚合物的质量百分数为0.1％‑5％。5.根据权利要求1所述的固态电解质膜，其特征在于，所述固态电解质膜的厚度为20‑100μm。6.一种权利要求1‑5任一项所述的固态电解质膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：将聚合物经阳离子交换后，与固态电解质颗粒混合，纤维化处理后热压，得到所述固态电解质膜，所述制备方法中无需添加溶剂。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述阳离子交换的过程包括：将聚合物在酸中浸泡后，第一次水洗，第一次干燥，再将干燥后的聚合物与离子交换剂的溶液混合，第二次水洗，第二次干燥，完成阳离子交换。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述酸包括盐酸；所述酸的浓度为1‑10mol/L；所述浸泡的时间为24‑48h；所述第一次水洗至中性；所述第一次干燥和第二次干燥的温度各自独立地为100‑140℃；所述第一次干燥和第二次干燥的时间各自独立地为1‑12h；所述第一次干燥后还包括筛分的操作；所述离子交换剂的溶液的质量浓度为15％‑45％；所述离子交换剂包括锂盐；所述混合的温度≤60℃；所述混合的方式包括搅拌；所述搅拌的转速为100‑300rpm；2CN115395090A权利要求书2/2页所述搅拌的时间为20‑40h；所述第二次水洗至聚合物表面无锂盐残留；经阳离子交换后的聚合物与固态电解质颗粒混合的方式包括搅拌；所述搅拌的转速为200‑500rpm；所述搅拌的时间为10‑30min。9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述纤维化处理的方法包括剪切；所述剪切的转速为2000‑3000rpm；和/或，所述剪切的时间为10‑30min；和/或，所述热压的温度为40‑100℃。10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)将聚合物在浓度为1‑10mol/L的酸中浸泡24‑48h，水洗至体系呈中性，在100‑140℃下干燥1‑12h，将干燥后的聚合物筛分，然后在质量浓度为15％‑45％的离子交换剂的溶液中在100‑300rpm和≤60℃搅拌混合20‑40h，水洗至聚合物表面无锂盐残留，在100‑140℃下干燥1‑12h，完成阳离子交换后，在200‑500rpm下与固态电解质颗粒搅拌10‑30min，混合；(2)将步骤(1)的混合物