固态锂电池及其应用和制备无纺布增强的固态电解质膜的方法.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CN109786817A(43)申请公布日2019.05.21(21)申请号201910063972.8(22)申请日2019.01.23(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华城中路168号(72)发明人梭楚姆·乔伊库马尔王磊吕文彬黄海强郑晓醒周龙捷(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)11201代理人赵天月(51)Int.Cl.H01M10/0562(2010.01)H01M10/0525(2010.01)H01M10/058(2010.01)权利要求书2页说明书13页附图6页(54)发明名称固态锂电池及其应用和制备无纺布增强的固态电解质膜的方法(57)摘要本发明提供了一种固态锂电池及其应用和制备无纺布增强的固态电解质膜的方法，该固态锂电池包括无纺布增强的固态电解质膜、正极、负极和缓冲层。本申请所述的无纺布增强的固态电解质膜具有较高的机械强度和热稳定性，同时在固态电池的组装和使用过程中没有出现正负极短路，具有很高的制备成功率，并且在电池的使用过程中，枝晶穿透电极的现象显著降低，很适合大批量工业化生产，具有显著的商业性。CN109786817ACN109786817A权利要求书1/2页1.一种固态锂电池，其特征在于，包括：无纺布增强的固态电解质膜、正极、负极和缓冲层。2.根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于，所述无纺布增强的固态电解质膜包括：第一固态硫化物电解质、无纺布和第一粘合剂。3.根据权利要求2所述的锂电池，其特征在于，所述无纺布增强的固态电解质的拉伸强度为100-10000N/cm2，伸长率为0-50％；任选的，在所述无纺布增强的固态电解质膜中，所述第一固态硫化物电解质与所述无纺布、所述第一粘合剂的质量比为80-97：0.01-20：3-10；任选的，所述无纺布为PP基无纺布、PE基无纺布、PET基无纺布、PAN基无纺布、PTFE基无纺布、Celgard无纺布中的至少之一；任选的，所述无纺布的克重为1-10g/m2，孔隙率为50-95％，厚度为10-50μm，拉伸强度为200-4500N/cm2；任选的，所述第一固态硫化物电解质为选自LPS、LPSCl、LGPS、LSPS、LPSO及LPS或LPSCl或LGPS或LSPS或LPSO具有Si、Ta、Hf、Sc掺杂剂的变体中的至少之一；任选的，所述第一粘合剂为环氧乙烷类聚合物、乙烯类聚合物、偏氟乙烯类聚合物、苯乙烯类聚合物、丁二烯类聚合物中的至少之一；任选的，所述第一粘合剂的分子量为100000-1000000；任选的，所述无纺布增强的固态电解质膜中进一步包含第一锂盐，所述第一锂盐为选自LiTFSI、LiFSI、LiN(SO2CF2CF3)2、LiCF3SO3、LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiPO2F2、LiBOB、LiODFB中的至少之一。4.根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于，所述正极包括铝箔和复合正极，所述复合正极包括：正极活性材料、纳米涂层材料、第二固态硫化物电解质、第一导电材料和第二粘合剂，所述纳米涂层材料包覆在所述正极活性材料的表面。5.根据权利要求4所述的锂电池，其特征在于，在所述复合正极中，所述正极活性材料与所述第二固态硫化物电解质、所述第一导电材料、所述第二粘合剂的质量比为50-95：10-45：0-10：0-20；任选的，所述正极活性材料为选自锂镍钴铝氧化物、锂镍钴锰氧化物、磷酸铁锂、锰酸锂、磷酸钴锂、锂锰镍氧化物、钴酸锂、LiTiS2、LiNiO2、单质硫、硫碳混合物中的至少之一；任选的，所述纳米涂层材料为选自Li3PO4，Al2O3，LiNbO3，LiAlO2，Li3BO3，Li2O-ZrO2、MgO、HfO2，Li2SiO3、B2O3、Li2O、Nb2O5、P2O5、SiO2、Sc2O3、TiO2、ZrO2中的至少之一；任选的，所述第二固态硫化物电解质为选自LPS、LPSCl、LGPS、LSPS、LPSO及LPS或LPSCl或LGPS或LSPS或LPSO具有Si、Ta、Hf、Sc掺杂剂的变体中的至少之一；任选的，所述的第一导电材料为选自SuperP、VGCF、碳纳米管、乙炔黑、科琴黑、导电石墨烯中的至少之一；任选的，所述第二粘合剂为选自乙烯类聚合物、苯乙烯类聚合物、丁二烯类聚合物中的至少之一；任选的，所述第二粘合剂的分子量为1000-1000000；任选的，所述第二粘合剂的分子量为5000-300000。6.根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于，所述负极包括集流体和负极材料，所述2CN109786817A权利要求书2/2页集流体为铜箔或镍箔，所述负极材料为锂或铟或锂-铟合金或复合负极；任选的，所述复合负极