本發(fā)明屬于鋰電池，涉及一種固態(tài)電解質(zhì)漿料、電極漿料及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、全固態(tài)電池是未來電池領(lǐng)域重要的一部分，被認為是電池的最終解決方案，但目前對于全固態(tài)電池的研究還處于初級階段。全固態(tài)電池中采用固態(tài)電解質(zhì)替代了易燃的液態(tài)電解液，但是因為固態(tài)電解質(zhì)的本征穩(wěn)定性差，所以無法使用液態(tài)電池中成熟的溶劑粘結(jié)劑體系?；诖嗽蛉虘B(tài)電池為減少溶劑對固態(tài)電解質(zhì)的影響，只能選擇極性較低的溶劑，但是通常低極性的溶劑對常用的粘結(jié)劑的溶解能力較差，使得粘結(jié)劑不溶或者膠液粘度不夠。此外，極性低的溶劑通常具有較強的揮發(fā)性，使得漿料的固含量和流變性能不穩(wěn)定。

2、傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池的漿料組分因為只涵蓋活性物質(zhì)、導電劑、粘結(jié)劑、添加劑等對漿料體系不敏感的組分，因此在勻漿體系的搭建上比全固態(tài)電池需要考慮的問題要少。全固態(tài)電池的漿料中通常包含對漿料體系敏感的固態(tài)電解質(zhì)，因此在考慮一切優(yōu)化漿料體系方法之前要先確定此漿料體系對固態(tài)電解質(zhì)的穩(wěn)定性，這就使得漿料體系的可選范圍受到局限。

3、因此，如何選擇溶劑以克服低極性溶劑對固體電解質(zhì)漿料以及電極漿料的不良影響，是需要解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種固態(tài)電解質(zhì)漿料、電極漿料及應(yīng)用。本發(fā)明通過采用多種不同溶劑按各自性能配合一定的配比，克服了固態(tài)電池中采用常規(guī)低極性溶劑帶來的漿料粘度低、溶解性差以及流變性能不穩(wěn)定的問題。通過多種溶劑性能互補，有利于拓寬用于全固態(tài)電池中溶劑粘結(jié)劑的可選范圍，有利于工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)，且性能互補的溶劑和粘結(jié)劑搭配可從多方面提高全固態(tài)電池的電化學性能。

2、為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種固態(tài)電解質(zhì)漿料，所述固態(tài)電解質(zhì)漿料包括固態(tài)電解質(zhì)、粘結(jié)劑和混合溶劑；其中，固態(tài)電解質(zhì)的含量在全部固體材料中的占比為80wt%-99wt%，粘結(jié)劑的含量在全部固體材料中的占比為0.1wt%-5wt%，固態(tài)電解質(zhì)漿料的固含量為20wt-80wt%；混合溶劑包括n種溶劑，n≥2，混合溶劑的沸點為100℃-200℃，固態(tài)電解質(zhì)在混合溶劑中的離子電導率衰減≤40%。

4、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述n為2-3；n種溶劑中各溶劑的沸點分別為80℃-220℃；固態(tài)電解質(zhì)在各溶劑中浸泡后離子電導率的衰減范圍為0-50%；各溶劑的密度為0.5g/cm3-1.5g/cm3；各溶劑在25℃下飽和蒸汽壓范圍0.01kpa-100kpa；各溶劑在25℃下介電常數(shù)范圍1-6；各溶劑在20℃下粘度范圍0.1mpa·s-1mpa·s。

5、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，當n=2時，混合溶劑包括溶劑m1和溶劑m2，固態(tài)電解質(zhì)在m1中離子電導率衰減小于在m2中離子電導率衰減，m1與m2的體積比為(0.1-19):1；

6、或，當n=3時，混合溶劑包括m1、m2和m3，固態(tài)電解質(zhì)在m1中離子電導率衰減分別小于在m2和m3中離子電導率衰減，固態(tài)電解質(zhì)在m2中離子電導率衰減小于在m3中離子電導率衰減，m1、m2與m3的體積比為(2-10):(0.1-10):(0.1-5)。

7、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述混合溶劑為戊烷、己烷、庚烷、辛烷、癸烷、十六烷、甲苯、二甲苯、丁酸丁酯、丁酸己酯、乙酸芐酯、異丁酸異丁酯、苯甲醚、二甲醚、丁醚、環(huán)戊醚、石油醚或無水乙醇中至少兩種的組合。

8、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述固態(tài)電解質(zhì)的粒徑d50為10nm-10μm。

9、所述固態(tài)電解質(zhì)包括硫化物類固態(tài)電解質(zhì)（1-x）li2s-xp2s5、硫化物類固態(tài)電解質(zhì)li2s-p2s5-mx、氧化物類固態(tài)電解質(zhì)axbyoz或鹵化物類固態(tài)電解質(zhì)axbyxz中任意一種或至少兩種的組合，其中，0＜x＜1，0＜y＜1，0＜z＜1，m為ge、si或al中任意一種或至少兩種的組合，x為f、cl、br或i中任意一種，a為li、al、ti、zr或la中任意一種或至少兩種的組合，b為li、al、ti、zr或la中任意一種或至少兩種的組合。

10、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述粘結(jié)劑包括pvdf、ptfe、丁苯橡膠、丁腈橡膠、丙烯橡膠、丁烯橡膠、聚異戊二烯橡膠、氯丁橡膠、苯乙烯橡膠、丙烯酸酯橡膠、氟橡膠或聚氨酯中任意一種或至少兩種的組合。

11、第二方面，本發(fā)明提供了一種電極漿料，所述電極漿料包括固態(tài)電解質(zhì)、粘結(jié)劑、活性材料、導電劑和混合溶劑；其中，活性材料的含量在全部固體材料中的占比為40wt%-95wt%，固態(tài)電解質(zhì)的含量在全部固體材料中的占比為4wt%-60wt%，粘結(jié)劑的含量在全部固體材料中的占比為0.1wt%-5wt%，導電劑的含量在全部固體材料中的占比為0.1wt%-5wt%，電極漿料的固含量為20wt-80wt%；混合溶劑包括n種溶劑，n≥2，混合溶劑的沸點為100℃-200℃，固態(tài)電解質(zhì)在混合溶劑中的離子電導率衰減≤40%。

12、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述n為2-3；n種溶劑中各溶劑的沸點分別為80℃-220℃；固態(tài)電解質(zhì)在各溶劑中浸泡后離子電導率的衰減范圍為0-50%；各溶劑的密度為0.5g/cm3-1.5g/cm3；各溶劑在25℃下飽和蒸汽壓范圍為0.01kpa-100kpa；各溶劑在25℃下介電常數(shù)范圍為1-6；各溶劑在20℃下粘度范圍為0.1mpa·s-1mpa·s。

13、當n=2時，混合溶劑包括溶劑m1和溶劑m2，固態(tài)電解質(zhì)在m1中離子電導率衰減小于在m2中離子電導率衰減，m1與m2的體積比為(0.1-19):1；

14、或，當n=3時，混合溶劑包括m1、m2和m3，固態(tài)電解質(zhì)在m1中離子電導率衰減分別小于在m2和m3中離子電導率衰減，固態(tài)電解質(zhì)在m2中離子電導率衰減小于在m3中離子電導率衰減，m1、m2與m3的體積比為(2-10):(0.1-10):(0.1-5)。

15、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述活性材料為正極活性材料或負極活性材料。

16、所述正極活性材料包括鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰、鎳鈷錳鋁酸鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、磷酸錳鐵鋰或富鋰錳基材料中任意一種或至少兩種的組合。

17、所述負極活性材料包括石墨、硬碳、純硅、硅碳、硅氧、石墨烯、鈦酸鋰、堿金屬、堿土金屬或合金負極材料中任意一種或至少兩種的組合。

18、所述導電劑包括super?p、vgcf、乙炔黑、科琴黑、氣相法碳纖維、碳納米管、納米碳纖維或石墨烯中任意一種或至少兩種的組合。

19、所述固態(tài)電解質(zhì)的粒徑d50為10nm-10μm。

20、所述固態(tài)電解質(zhì)包括硫化物類固態(tài)電解質(zhì)(1-x)li2s-xp2s5、硫化物類固態(tài)電解質(zhì)li2s-p2s5-mx、氧化物類固態(tài)電解質(zhì)axbyoz或鹵化物類固態(tài)電解質(zhì)axbyxz中任意一種或至少兩種的組合，其中，0＜x＜1，0＜y＜1，0＜z＜1，m為ge、si或al中任意一種或至少兩種的組合，x為f、cl、br或i中任意一種，a為li、al、ti、zr或la中任意一種或至少兩種的組合，b為li、al、ti、zr或la中任意一種或至少兩種的組合。

21、所述粘結(jié)劑包括pvdf、ptfe、丁苯橡膠、丁腈橡膠、丙烯橡膠、丁烯橡膠、聚異戊二烯橡膠、氯丁橡膠、苯乙烯橡膠、丙烯酸酯橡膠、氟橡膠或聚氨酯中任意一種或至少兩種的組合。

22、所述混合溶劑為戊烷、己烷、庚烷、辛烷、癸烷、十六烷、甲苯、二甲苯、丁酸丁酯、丁酸己酯、乙酸芐酯、異丁酸異丁酯、苯甲醚、二甲醚、丁醚、環(huán)戊醚、石油醚或無水乙醇中至少兩種的組合。

23、第三方面，本發(fā)明提供了一種固態(tài)電解質(zhì)膜，所述固態(tài)電解質(zhì)膜采用前述的固態(tài)電解質(zhì)漿料制備得到。

24、第四方面，本發(fā)明提供了一種電極極片，所述電極極片采用前述的電極漿料制備得到。

25、第五方面，本發(fā)明提供了全固態(tài)電池，所述全固態(tài)電池采用前述的固態(tài)電解質(zhì)膜和前述的電極極片制備得到。

26、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

27、（1）本發(fā)明通過采用多種不同溶劑按各自性能配合一定的配比，可以降低溶劑對固態(tài)電解質(zhì)性能的影響；

28、（2）本發(fā)明通過采用多種不同溶劑按各自性能配合一定的配比進行混合，可以將對固態(tài)電解質(zhì)不穩(wěn)定但具有其他優(yōu)勢的溶劑用于全固態(tài)電池電極漿料和固態(tài)電解質(zhì)漿料的制備，還可以將對固態(tài)電解質(zhì)較穩(wěn)定但是部分理化性質(zhì)（如沸點、粘度、密度等）不適宜大規(guī)模生產(chǎn)的溶劑用于全固態(tài)電池電極漿料和固態(tài)電解質(zhì)漿料的制備，使溶劑之間性能互補；

29、（3）本發(fā)明通過采用多種不同溶劑按各自性能配合一定的配比進行混合，可以解決粘結(jié)劑在相對固態(tài)電解質(zhì)穩(wěn)定性高的溶劑中溶解度和粘性低的問題，有助于拓寬溶劑粘結(jié)劑體系的選用，進而有助于改善極片和電解質(zhì)膜的涂覆狀況，有利于全固態(tài)電池的性能發(fā)揮。