本技術涉及復合材料領域，尤其涉及一種固態(tài)電解質膜及制備方法。

背景技術：

1、固態(tài)鋰電池技術采用鋰、鈉制成的玻璃化合物作為傳導物質，使用固態(tài)電解質取代以往鋰電池的電解液，與傳統液態(tài)電池相比，固態(tài)電池在高溫和機械應力下表現出更高的安全性；與相同鋰含量的液態(tài)電解質相比，固態(tài)電解質重量更輕，使得電池陽極材料可使用高克容量的材料，能夠大幅提高電池的能量密度；在循環(huán)方面，固態(tài)電解質與電極材料的界面更為穩(wěn)定，可減少副反應的發(fā)生，從而延長電池的使用壽命；固態(tài)電池的工作溫度范圍更廣泛，固態(tài)電解質不易凍結或蒸發(fā)，允許電池在更為極端的溫度條件下正常工作。

2、盡管固態(tài)電池在安全性、能量密度和循環(huán)壽命等方面具有顯著優(yōu)勢，但當前固態(tài)電池的研發(fā)還面臨難題。固態(tài)電解質作為全固態(tài)電池的重要組成部分，連接著正負極，成為鋰離子的運輸通道。而在固態(tài)電解質中，大多聚合物的粘結劑為絕緣體，不導電且不導離子，嚴重影響了鋰離子的傳輸效率，導致電池阻抗較高引發(fā)電池充放電效率慢和首效低等問題；并且在制備過程中，將固態(tài)電解質置于高壓下以提升電解質膜的壓實密度，使得與正負極的接觸更加緊密并降低界面阻抗，但高壓會導致固態(tài)電解質顆粒之間存在著較大間隙，使得電解質膜孔隙率較高，不利于離子傳輸，若繼續(xù)增加壓力，電解質膜因承受不住應力會導致斷裂。因此急需解決以上問題，提升固態(tài)電解質膜的柔性和離子電導率。

技術實現思路

1、針對現有技術的上述問題，本技術提供一種固態(tài)電解質膜及制備方法，具體技術方案如下：

2、一方面，本技術提供一種固態(tài)電解質膜，其特征在于，所述固態(tài)電解質膜包括電解質材料、離子導電粘結劑和聚合物，所述離子導電粘結劑包括粘結劑和鋰鹽，所述聚合物由聚合物單體在成膜過程中原位聚合得到。

3、可能的實施方式中，所述固態(tài)電解質膜滿足下述特征中的至少之一：

4、所述電解質材料、所述離子導電粘結劑和所述聚合物在所述固態(tài)電解質膜中的質量比為90-98:1-9:0.2-1；

5、所述粘結劑和所述鋰鹽在所述離子導電粘結劑中的質量比為99-99.7:0.3-1。

6、可能的實施方式中，所述電解質膜的厚度為5-100μm。

7、可能的實施方式中，所述固態(tài)電解質膜滿足下述特征中的至少之一：

8、所述聚合物單體包括乙烯基碳酸酯、乙烯基亞硫酸乙烯酯、三硫代碳酸亞乙烯酯、1,3-丙烯基-磺酸內酯、碳酸丙烯乙酯、甲酸二酯、碳酸烯丙基苯酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯中的至少一種；

9、所述電解質材料包括硫銀鍺礦型硫化物固態(tài)電解質、thio-lision型硫化物固態(tài)電解質中的至少一種；

10、所述粘結劑包括乙基纖維素、聚己二酸-1，4-丁二醇酯二醇、聚乙丁烯、聚丙烯酸、聚丙烯腈中的至少一種；

11、所述鋰鹽包括六氟磷酸鋰、雙氟磺?；鶃啺蜂圎}、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰、雙(五氟乙基磺?；?亞氨基鋰中的至少一種。

12、可能的實施方式中，所述電解質材料滿足下述特征中的至少之一：

13、所述硫銀鍺礦型硫化物固態(tài)電解質包括li6ps5x，其中，x包括cl、br、i中的至少一種；

14、所述thio-lision型硫化物固態(tài)電解質包括(100-x)li2s-xp2s5，li4-ya-ybys4，li4sns4和x摻雜的thio-lision型硫化物固態(tài)電解質，其中0＜x＜100，a包括ge和si中的至少一種，b包括p、al或zn中的至少一種，0＜y＜1，x包括i、br中的至少一種。

15、另一方面，提供如上所述的固態(tài)電解質膜的制備方法，所述制備方法包括：

16、提供電解質漿料、離子導電粘結劑膠液、聚合物單體溶液和聚合物引發(fā)劑溶液；

17、將所述電解質漿料、所述離子導電粘結劑、所述聚合物單體溶液和所述聚合物引發(fā)劑溶液按配比混合，進行研磨并分散，得到混合溶液；

18、將所述混合溶液涂布在底板上，加熱，得到固態(tài)電解質膜。

19、可能的實施方式中，所述電解質漿料包括電解質材料和溶劑，所述電解質材料在電解質漿料中的質量占比為20％-50％。

20、可能的實施方式中，所述離子導電粘結劑膠液包括粘結劑、鋰鹽和溶劑，所述離子導電粘結劑滿足下述特征中的至少之一：

21、所述粘結劑和所述鋰鹽在所述離子導電粘結劑膠液中的質量占比為5％-10％；

22、所述溶劑包括二甲苯、三甲苯、氯苯、二氯苯、三氯苯、異丁酸異丁酯、乙酸丁酯、苯甲醚、二丁醚中的至少一種。

23、可能的實施方式中，所述聚合物單體溶液包括聚合物單體、鋰鹽和溶劑，所述聚合物單體溶液滿足下述特征中的至少之一：

24、所述聚合物單體和所述鋰鹽的質量比為99.5-99.7:0.3-0.5；

25、所述聚合物單體和所述鋰鹽在所述聚合物單體溶液中的質量占比為40％-60％；

26、所述溶劑包括二甲苯、三甲苯、氯苯、二氯苯、三氯苯、異丁酸異丁酯、乙酸丁酯、苯甲醚、二丁醚中的至少一種。

27、可能的實施方式中，所述聚合物引發(fā)劑溶液包括聚合物引發(fā)劑和溶劑，所述聚合物引發(fā)劑溶液至少滿足下述特征中的至少之一：

28、所述聚合物引發(fā)劑在所述聚合物引發(fā)劑溶液中的質量占比為10％-50％；

29、所述聚合物引發(fā)劑包括過氧化苯甲酰、過氧化二碳酸二異丙酯、偶氮二異丁腈和三(三氟甲基-磺酸)鋁中的至少一種。

30、可能的實施方式中，所述制備方法滿足下述特征中的至少之一：

31、所述電解質材料、所述離子導電粘結劑、所述聚合物單體和所述聚合物引發(fā)劑的質量比為90-98:1-9:0.1-0.5:0.1-0.5；

32、所述混合溶液的固體含量為30％-50％；

33、所述混合和所述研磨分散過程在10-20℃條件下進行；

34、所述加熱溫度為90-120℃；

35、所述加熱時間為10-16h。

36、基于上述技術方案，本技術具有以下有益效果：

37、1.本技術在固態(tài)電解質膜中加入離子導電粘結劑，該離子導電粘結劑包括粘結劑和鋰鹽，有利于提高電解質顆粒之間粘結力，以提高電解質膜的機械穩(wěn)定性；由于鋰鹽的加入，賦予粘結劑離子導電性，增加了固態(tài)電解質膜中的離子傳輸通道，并且縮短了離子傳輸的路徑，進而提升固態(tài)電解質膜的離子電導率。

38、2.本技術的固態(tài)電解質膜在成膜過程中，聚合物單體通過原位聚合反應得到聚合物，與離子導電粘結劑共同作用，在固態(tài)電解質膜中形成自支撐結構，為固態(tài)電解質膜提供機械支撐作用，有利于提高固態(tài)電解質膜的機械穩(wěn)定性；并且聚合物和導電離子粘結劑能夠填充電解質顆粒的間隙，降低固態(tài)電解質膜的孔隙率，并提高固態(tài)電解質膜的柔韌性，使得固態(tài)電解質膜在壓實過程中能夠承受更高的壓力，有利于提高固態(tài)電解質膜的壓實密度，降低固態(tài)電解質膜與正負極接觸的界面阻抗，進而提升電池的電化學性能。