一种复合固态电解质膜及其制备方法和用途.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CN109004271A(43)申请公布日2018.12.14(21)申请号201810861051.1(22)申请日2018.08.01(71)申请人惠州亿纬锂能股份有限公司地址516006广东省惠州市仲恺高新区惠风七路38号(72)发明人李彦灼王鑫王辉刘金成袁中直(74)专利代理机构北京品源专利代理有限公司11332代理人巩克栋(51)Int.Cl.H01M10/0565(2010.01)权利要求书2页说明书10页附图2页(54)发明名称一种复合固态电解质膜及其制备方法和用途(57)摘要本发明涉及一种复合固态电解质膜及其制备方法和用途。所述复合固态电解质膜具有夹层结构，包括中间层的基膜，和，涂覆在所述基膜两面的固态聚合物电解质；陶瓷离子导体粉通过粘结剂锚定在所述基膜的孔隙中。本发明利用基膜具有一定孔隙分布的结构特点，将陶瓷离子导体粉嵌入到孔隙中，并通过粘结剂将其锚定，形成稳定的一体化结构，不仅保留原有的阻隔作用，还有效提高了室温离子电导率和机械强度同时不会破坏隔膜本身的柔性，综合了隔膜和陶瓷离子导体粉的优势。并通过在隔膜两侧涂覆具有离子电导率的固态聚合物电解质，减少隔膜与正负极的接触界面阻抗。CN109004271ACN109004271A权利要求书1/2页1.一种复合固态电解质膜，其特征在于，具有夹层结构，包括中间层的基膜，和，涂覆在所述基膜两面的固态聚合物电解质；陶瓷离子导体粉通过粘结剂锚定在所述基膜的孔隙中。2.如权利要求1所述的复合固态电解质膜，其特征在于，所述基膜的材质包括PI、PET和纤维素中的任意一种；优选地，所述基膜的厚度为12～30μm；优选地，所述基膜的孔隙率为45～70％；优选地，所述基膜的孔径分布为100nm～3μm。3.如权利要求1或2所述的复合固态电解质膜，其特征在于，所述固态聚合物电解质中分散有无机颗粒；优选地，所述固态聚合物电解质包括PEO、PVDF、PMMA、PAN、PPC、PVC中的任意一种；优选地，所述无机颗粒的成分包括导离子颗粒和/或绝缘颗粒；优选地，所述导离子颗粒包括Li5La3Nb2O12、Li5La3Ta2O12、Li7La3Zr2O12、LixLa2/3-xTiO3、Li1+xAlxTi2-x(PO4)3、Li7-xLa3Zr2-xNbxO12和Li7-xLa3Zr2-xTaxO12中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述绝缘颗粒包括三氧化二铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化钙和氧化锆中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述无机颗粒的粒径为20nm～3μm；优选地，所述无机颗粒与所述固态聚合物电解质的质量比为(0～97):(1～30)，优选(80～97):(1～15)；优选地，所述基膜两不同面的固态聚合物电解质的厚度各自独立地为0.5～2μm。4.如权利要求1～3任一项所述的复合固态电解质膜，其特征在于，所述陶瓷离子导体粉的成分包括Li5La3Nb2O12、Li5La3Ta2O12、Li7La3Zr2O12、LixLa2/3-xTiO3、Li1+xAlxTi2-x(PO4)3、Li7-xLa3Zr2-xNbxO12和Li7-xLa3Zr2-xTaxO12中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述陶瓷离子导体粉的粒径为80nm～2μm。5.如权利要求1～4任一项所述的复合固态电解质膜，其特征在于，所述粘结剂包括导电粘结剂；优选地，所述导电粘结剂包括PEO、PVDF、PMMA、PAN、PPC、PVC中的任意一种；优选地，所述陶瓷离子导体粉与所述粘结剂的质量比为(10～100):(1～30)，优选(80～97):(1～15)。6.一种如权利要求1～5任一项所述的复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将陶瓷离子导体粉和粘结剂分散于溶剂中制浆，将浆料嵌入基膜的孔隙中，干燥后得到中间隔膜层；(2)将聚合物电解质粉末分散于助溶剂中，得到浆料，涂覆于步骤(1)所得中间隔膜层的两面，干燥后得到复合固态电解质膜。7.如权利要求6所述的复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述陶瓷离子导体粉与所述溶剂的质量比为(3～20):(75～95)；优选地，步骤(1)所述溶剂包括乙醇、丙酮、乙腈、四氢呋喃、三氯甲烷、N-甲基吡咯烷酮2CN109004271A权利要求书2/2页和N，N-二甲基甲酰胺中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(1)所述干燥的条件包括40～130℃下真空干燥4～30h。8.如权利要求6或7所述的复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述嵌入的方式包括：将步骤(1)所述浆料涂覆在所述基膜的两面，辊压后去掉膜表面多余的浆料，再干燥；或，将步骤(1)所述基膜浸渍在所述浆