本申請涉及電池，特別是涉及一種電池固態(tài)電解質(zhì)及其制備方法、隔膜和二次電池。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)技術(shù)中將latp（例如li1.4al0.4ti1.6(po4)3）作為涂層涂覆于電池的隔膜上，可以加強離子傳導(dǎo)，提高電池性能、熱穩(wěn)定性、循環(huán)性能及安全性，延長電池使用壽命等。但是在電池化成時，latp對負極不穩(wěn)定且能夠與活性鋰反應(yīng)，降低電池的首效和循環(huán)性能等。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于此，本申請一實施例提供了一種電池固態(tài)電解質(zhì)及其制備方法、隔膜和二次電池，以提高電池固態(tài)電解質(zhì)的穩(wěn)定性，進而提高電池首效和循環(huán)性能。

2、第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N電池固態(tài)電解質(zhì)，所述電池固態(tài)電解質(zhì)包括內(nèi)核以及包覆于所述內(nèi)核至少部分表面的包覆層；所述內(nèi)核包含化學(xué)式為li1+xaxt2-x(po4)3的材料，其中，a元素包括al和ga中的至少一種，t元素包括ti和ge中的至少一種，0.1≤x≤0.8。

3、所述包覆層包含化學(xué)式為limyq2-y(po4)3的材料，其中，m元素包括al、mg、sc、in和la中的至少一種，q元素包括zr和hf中的至少一種，0≤y≤0.5。

4、在一些實施方式中，所述包覆層完全包覆所述內(nèi)核的表面。

5、在一些實施方式中，所述內(nèi)核的體積平均粒徑dv50為0.3μm~1.5μm。

6、在一些實施方式中，所述包覆層厚度為10nm~150nm。

7、第二方面，本申請?zhí)峁┝艘环N電池固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，所述制備方法包括：

8、將第一鋰源、含有a元素的化合物、含有t元素的化合物和第一磷源混合，經(jīng)第一燒結(jié)后得到內(nèi)核，所述內(nèi)核包含化學(xué)式為li1+xaxt2-x(po4)3的材料，其中，a元素包括al和ga中的至少一種，t元素包括ti和ge中的至少一種，0.1≤x≤0.8；

9、將所述內(nèi)核和包覆材料混合，所述包覆材料包括第二鋰源、含有m元素的化合物、含有q元素的化合物和第二磷源，經(jīng)第二燒結(jié)后在所述內(nèi)核的至少部分表面上形成包覆層，所述包覆層包含化學(xué)式為limyq2-y(po4)3的材料，其中，m元素包括al、mg、sc、in和la中的至少一種，q元素包括zr和hf中的至少一種，0≤y≤0.5。

10、在一些實施方式中，所述第一燒結(jié)的溫度為900℃~1000℃，時間為6h~10h，氣氛為保護氣氛。

11、在一些實施方式中，所述第二燒結(jié)的溫度為900℃~1000℃，時間為10h~15h，氣氛為保護氣氛。

12、第三方面，本申請?zhí)峁┝艘环N隔膜，所述隔膜包括隔膜基材以及設(shè)置于所述隔膜基材至少一側(cè)表面的固態(tài)電解質(zhì)層，所述固態(tài)電解質(zhì)層的材料包括如第一方面所述的電池固態(tài)電解質(zhì)以及由第二方面所述的制備方法制備得到的電池固態(tài)電解質(zhì)中的至少一種。

13、在一些實施方式中，所述隔膜基材的厚度為5μm~12μm，孔隙率41%~49%。

14、在一些實施方式中，所述固態(tài)電解質(zhì)層的厚度為1μm~5μm，涂覆面密度為3.4g/m2~5.0g/m2。

15、在一些實施方式中，所述隔膜還包括陶瓷層，所述陶瓷層設(shè)置于所述隔膜基材遠離所述固態(tài)電解質(zhì)層的一側(cè)。

16、可選地，所述陶瓷層的厚度為1μm~5μm，涂覆面密度為3.1g/m2~5.1g/m2。

17、在一些實施方式中，所述隔膜還包括涂膠層，所述涂膠層設(shè)置于所述固態(tài)電解質(zhì)層遠離所述隔膜基材的一側(cè)。

18、可選地，所述涂膠層的厚度為1μm~3μm，涂覆面密度為0.3g/m2~0.9g/m2。

19、第四方面，本申請?zhí)峁┝艘环N二次電池，所述二次電池包括如第三方面所述的隔膜。

20、與傳統(tǒng)技術(shù)相比，本申請至少具有如下有益效果：

21、本申請利用具有nasicon結(jié)構(gòu)的limyq2-y(po4)3的材料包覆內(nèi)核，其中m元素和q元素的化合價穩(wěn)定，均不與負極發(fā)生反應(yīng)，有效隔絕內(nèi)核材料與負極或活性鋰之間的反應(yīng)，擴大內(nèi)核材料中a元素和t元素的選擇范圍。本申請有效提高電池固態(tài)電解質(zhì)的穩(wěn)定性，避免內(nèi)核電池固態(tài)電解質(zhì)與活性鋰反應(yīng)造成離子電導(dǎo)率下降的問題，進而提高電池首效，并提高循環(huán)性能。

技術(shù)特征：

1.一種電池固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，所述電池固態(tài)電解質(zhì)包括內(nèi)核以及包覆于所述內(nèi)核至少部分表面的包覆層；所述內(nèi)核包含化學(xué)式為li1+xaxt2-x(po4)3的材料，其中，a元素包括al和ga中的至少一種，t元素包括ti和ge中的至少一種，0.1≤x≤0.8；

2.如權(quán)利要求1所述的電池固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，所述電池固態(tài)電解質(zhì)滿足如下條件中的至少一個：

3.一種電池固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

4.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述第一燒結(jié)的溫度為900℃~1000℃，時間為6h~10h，氣氛為保護氣氛。

5.如權(quán)利要求3或4所述的制備方法，其特征在于，所述第二燒結(jié)的溫度為900℃~1000℃，時間為10h~15h，氣氛為保護氣氛。

6.一種隔膜，其特征在于，所述隔膜包括隔膜基材以及設(shè)置于所述隔膜基材至少一側(cè)表面的固態(tài)電解質(zhì)層，所述固態(tài)電解質(zhì)層的材料包括權(quán)利要求1-2任一項所述的電池固態(tài)電解質(zhì)以及由權(quán)利要求3-5任一項所述的制備方法制備得到的電池固態(tài)電解質(zhì)中的至少一種。

7.如權(quán)利要求6所述的隔膜，其特征在于，所述固態(tài)電解質(zhì)層滿足如下條件中的至少一個：

8.如權(quán)利要求6或7所述的隔膜，其特征在于，所述隔膜還包括陶瓷層，所述陶瓷層設(shè)置于所述隔膜基材遠離所述固態(tài)電解質(zhì)層的一側(cè)；

9.如權(quán)利要求6或7所述的隔膜，其特征在于，所述隔膜還包括涂膠層，所述涂膠層設(shè)置于所述固態(tài)電解質(zhì)層遠離所述隔膜基材的一側(cè)；

10.一種二次電池，其特征在于，所述二次電池包括權(quán)利要求6-9任一項所述的隔膜。

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種電池固態(tài)電解質(zhì)及其制備方法、隔膜和二次電池，電池固態(tài)電解質(zhì)包括內(nèi)核以及包覆于內(nèi)核至少部分表面的包覆層；內(nèi)核包含化學(xué)式為Li<subgt;1+x</subgt;A<subgt;x</subgt;T<subgt;2?x</subgt;(PO<subgt;4</subgt;)<subgt;3</subgt;的材料，其中，A元素包括Al和Ga中的至少一種，Ti和Ge中的至少一種，0.1≤x≤0.8；包覆層包含化學(xué)式為LiM<subgt;y</subgt;Q<subgt;2?y</subgt;(PO<subgt;4</subgt;)<subgt;3</subgt;的材料，其中，M元素包括Al、Mg、Sc、In和La中的至少一種，Q元素包括Zr和Hf中的至少一種，0≤y≤0.5。本申請的固態(tài)電解質(zhì)具有穩(wěn)定性好等優(yōu)點。

技術(shù)研發(fā)人員：楊麗琴,李順念
受保護的技術(shù)使用者：無錫橋德新能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9