本發(fā)明涉及固態(tài)電解質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用以及鋰離子電池。

背景技術(shù)：

1、隨著電動工具、混合動力電動汽車和汽車行業(yè)電動汽車以及日常生活中便攜式設(shè)備的商業(yè)化興趣日益濃厚，人們越來越關(guān)注高性能鋰離子電池的開發(fā)。作為關(guān)鍵組分之一，電解質(zhì)對于制備長壽命和高性能的鋰離子電池非常重要。在大多數(shù)商用電池中，所用電解質(zhì)一般是優(yōu)化過的液體電解質(zhì)，在導(dǎo)電性方面具有高性能。然而，液態(tài)電解質(zhì)存在易燃溶劑泄漏、起火、爆炸等性能衰減和安全性等問題，阻礙了鋰離子電池的大規(guī)模商業(yè)化。因此，研究更安全、更可靠的鋰離子電池電解質(zhì)是當(dāng)務(wù)之急。此外，為了提高lib的性能和能量密度，對新型電解質(zhì)的高需求需要更好的理解。

2、高分子基固態(tài)電解質(zhì)(spe)由于其安全性、機(jī)械性能和柔韌性等優(yōu)異性能，而被廣泛關(guān)注。離子可以在聚合物主體的自由體積提供的空間中移動，因此導(dǎo)電性可能高于聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(tg)，在該溫度下聚合物分子可以自由移動。目前的改進(jìn)方向主要是兩個方面，一是增加全固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率，二是改善電解質(zhì)和電極片的介面接觸。針對這兩個問題，目前所做的改進(jìn)大部分集中在對所用的材料以及制作工藝上的改進(jìn)，主要分為以下幾類：1)添加無機(jī)填料或者增塑劑以提高離子電導(dǎo)率，對無機(jī)填料的種類、分布方式進(jìn)行調(diào)控；2)對高分子進(jìn)行改性：接枝、共聚、復(fù)合等；3)優(yōu)化鋰鹽的種類，應(yīng)用新型鋰鹽或者添加劑；4)改進(jìn)成膜工藝，例如用熱壓的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的溶液成膜，整個過程綠色無污染。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、如前所述，針對電解質(zhì)的缺陷，現(xiàn)有技術(shù)甚少有報道集中在改善膜的形貌結(jié)構(gòu)以降低阻抗，有鑒于此，本發(fā)明提供一種固態(tài)電解質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用以及鋰離子電池。

2、根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供一種固態(tài)電解質(zhì)，該電解質(zhì)包括交錯排布的a層和b層，a層材料和b層材料不同，a層材料和b層材料各自含有聚合物和堿金屬鹽，a層材料和b層材料中的其中一層材料含有無機(jī)填充物。

3、根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供一種固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，其中，該方法包括：

4、a)將聚合物和堿金屬鹽形成漿液m；

5、b)將聚合物、堿金屬鹽、無機(jī)填充物形成漿液n；

6、c)將漿液m或漿液n涂成膜，加熱至溶劑揮發(fā)；在膜的表面定點(diǎn)涂覆另一層不同漿液，在定點(diǎn)位置保持后將漿液刮平，加熱至溶劑揮發(fā)；可選地，依據(jù)需要進(jìn)行另一層漿液的重復(fù)定點(diǎn)涂覆、定點(diǎn)保持和刮平并加熱至溶劑揮發(fā)；使得電解質(zhì)包括交錯排布的多層結(jié)構(gòu)。

7、根據(jù)本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明提供一種本發(fā)明所述的固態(tài)電解質(zhì)或本發(fā)明所述的方法制備的固態(tài)電解質(zhì)在電池中的應(yīng)用。

8、根據(jù)本發(fā)明的第四方面，本發(fā)明提供一種鋰離子電池，該電池由固態(tài)電解質(zhì)與正極片和鋰片組裝成，所述固態(tài)電解質(zhì)為本發(fā)明所述的固態(tài)電解質(zhì)或本發(fā)明所述的方法制備的固態(tài)電解質(zhì)。

9、本發(fā)明的固態(tài)電解質(zhì)具有阻抗小、斷裂伸長率高和組裝后的電池的首次容量高等優(yōu)勢。

10、本發(fā)明合成的高分子基固態(tài)電解質(zhì)與鋰片和磷酸鐵鋰正極片一起組裝成扣式電池，測試其在30-70℃下的阻抗圖譜，用來表征材料的阻抗及離子擴(kuò)散性質(zhì)。本發(fā)明的樣品與普通的單層peo-lifsi-llzto膜的對照樣相比，表征材料阻抗的re從800ω下降到367ω。

技術(shù)特征：

1.一種固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，該電解質(zhì)包括交錯排布的a層和b層，a層材料和b層材料不同，a層材料和b層材料各自含有聚合物和堿金屬鹽，a層材料和b層材料中的其中一層材料含有無機(jī)填充物。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解質(zhì)，其中，

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電解質(zhì)，其中，

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的電解質(zhì)，其中，

5.一種固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，其中，該方法包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其中，漿液m和漿液n中，

7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的制備方法，其中，

8.根據(jù)權(quán)利要求5-7中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，

9.權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的固態(tài)電解質(zhì)或權(quán)利要求5-8中任意一項(xiàng)所述的方法制備的固態(tài)電解質(zhì)在電池中的應(yīng)用。

10.一種鋰離子電池，其特征在于，該電池由固態(tài)電解質(zhì)與正極片和鋰片組裝成，所述固態(tài)電解質(zhì)為權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的固態(tài)電解質(zhì)或權(quán)利要求5-8中任意一項(xiàng)所述的方法制備的固態(tài)電解質(zhì)；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供固態(tài)電解質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用以及鋰離子電池，該電解質(zhì)包括交錯排布的A層和B層，A層材料和B層材料不同，A層材料和B層材料各自含有聚合物和堿金屬鹽，A層材料和B層材料中的其中一層材料含有無機(jī)填充物。本發(fā)明的固態(tài)電解質(zhì)具有阻抗小、斷裂伸長率高和組裝后的電池的首次容量高的優(yōu)勢。

技術(shù)研發(fā)人員：陳芳,周思飛,宰少波,薛浩亮,王小飛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國石油化工股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9