全固态锂金属负极电池用复合电解质膜、其制备方法及包括其的全固态硫化物锂离子电池.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112599846A(43)申请公布日2021.04.02(21)申请号202011556675.6(22)申请日2020.12.24(71)申请人蜂巢能源科技有限公司地址213200江苏省常州市金坛区鑫城大道8899号(72)发明人王磊李瑞杰黄海强陈少杰周龙捷(74)专利代理机构北京康信知识产权代理有限责任公司11240代理人白雪(51)Int.Cl.H01M10/056(2010.01)H01M10/052(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书2页说明书7页(54)发明名称全固态锂金属负极电池用复合电解质膜、其制备方法及包括其的全固态硫化物锂离子电池(57)摘要本发明提供了一种全固态锂金属负极电池用复合电解质膜、其制备方法及包括其的全固态硫化物锂离子电池。上述制备方法包括以下步骤：提供聚合物固态电解质膜和硫化物固态电解质膜；将聚合物固态电解质膜和硫化物固态电解质膜叠置后，采用温等静压工艺进行复合，得到全固态锂金属负极电池用复合电解质膜。本发明将聚合物固态电解质膜和硫化物固态电解质膜叠置后，采用温等静压工艺进行复合制备了全固态锂金属负极电池用复合电解质膜。该复合电解质膜具有强度好、韧性高、孔隙率低、电导率、热稳定性好高等优势，从而有效提高了全固态硫化物锂离子电池的循环寿命，并因良好的热稳定性使得电池能够在高温下工作。CN112599846ACN112599846A权利要求书1/2页1.一种全固态锂金属负极电池用复合电解质膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：提供聚合物固态电解质膜和硫化物固态电解质膜；将所述聚合物固态电解质膜和所述硫化物固态电解质膜叠置后，采用温等静压工艺进行复合，得到所述全固态锂金属负极电池用复合电解质膜。2.根据权利要求1所述的全固态锂金属负极电池用复合电解质膜的制备方法，其特征在于，提供所述聚合物固态电解质膜的步骤包括：将聚合物导离子剂、锂盐溶解于第一溶剂中，形成第一混合溶液；在第一基材表面涂布所述第一混合溶液，干燥，得到附于所述第一基材表面的所述聚合物固态电解质膜。3.根据权利要求2所述的全固态锂金属负极电池用复合电解质膜的制备方法，其特征在于，所述聚合物导离子剂选自聚环氧乙烷、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏二氟乙烯、聚偏氟乙烯‑六氟丙烯中的一种或多种；优选地，所述锂盐选自双三氟甲基磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酰亚胺锂、氯化锂、六氟磷酸锂、高氯酸锂中的一种或多种；优选地，所述第一溶剂选自甲基甲酰胺、乙腈、环己酮、庚烷、N‑甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、N,N‑二甲基甲酰胺、N,N‑二甲基乙酰胺中的一种或多种。4.根据权利要求2所述的全固态锂金属负极电池用复合电解质膜的制备方法，其特征在于，所述第一混合溶液中，所述聚合物导离子剂和所述锂盐的重量比为(3～4):1；优选地，所述第一混合溶液中所述聚合物导离子剂和所述锂盐的总重量浓度为3～10％。5.根据权利要求1至4中任一项所述的全固态锂金属负极电池用复合电解质膜的制备方法，其特征在于，提供所述硫化物固态电解质膜的步骤包括：将粘结剂溶解于第二溶剂中配制成胶液，将所述胶液与硫化物电解质混合，形成第二混合溶液；在第二基材表面涂布所述第二混合溶液，干燥，得到附于所述第二基材表面的所述硫化物固态电解质膜。6.根据权利要求5所述的全固态锂金属负极电池用复合电解质膜的制备方法，其特征在于，所述硫化物电解质选自thio‑LISICON、Li10GeP2S12、Li6PS5Cl、Li10SnP2S12、Li2S‑P2S5、Li2S‑SiS2、Li2S‑B2S3中的一种或多种；优选地，所述粘结剂选自聚偏氟乙烯、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、丁苯橡胶、苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯‑丁烯共聚物、聚氧化乙烯中的一种或多种；更优选所述粘结剂的分子量为20万～500万；优选地，所述第二溶剂选自二氯甲烷、四氢呋喃、正己烷、正庚烷、甲苯、2,4‑二甲基‑3‑戊酮、一氯代苯、二甲苯、苯甲醚、环己酮、1,3,5‑三甲苯、正癸烷和甲基甲酰胺中的一种或多种；优选地，所述第二溶剂与所述粘结剂的重量比为(20～100):1，更优选为(25～70):1；优选地，所述胶液与所述硫化物电解质的重量比为(0.4～3):1，更优选为(0.6～2):1。7.根据权利要求1至4中任一项所述的全固态锂金属负极电池用复合电解质膜的制备方法，其特征在于，采用所述温等静压工艺进行复合的过程中，处理温度为45～90℃，优选2CN112599846A权利要求书2/2页60～90℃，压强为5～700MPa，优选200～500MPa，保压时长为1～720min，优选10min～