[发明专利]一种硫化物复合固态电解质及其制备方法、固态电池

说明书

本发明涉及硫化物复合固态电解质及其制备方法、固态电池。本发明的硫化物复合固态电解质，通过聚碳酸烯基酯与制备硫化物固态电解质基体的原料制备而成、或通过聚碳酸烯基酯与硫化物固态电解质基体制备而成。本发明的制备方法，包括如下步骤：S1、按一定的质量称取制备硫化物固态电解质基体的原料或硫化物固态电解质基体，并与一定质量的聚碳酸烯基酯混合，然后将其放入离心罐中，加入溶剂，再加入研磨球，密封离心罐；S2、驱使密封离心罐转动，进行离心破碎，获得浆料；S3、将浆料刮涂至板状物，干燥后得到硫化物复合固态电解质膜。本发明提供的硫化物复合固态电解质，采用聚碳酸烯基酯为复合材料，提高了硫化物复合固态电解质的离子电导率。

技术领域

本发明涉及一种硫化物复合固态电解质及其制备方法、固态电池，属于电池制备技术领域。

背景技术

目前，商用锂离子电池的电解质一般为有机液体，即电解液，当锂离子电池出现内部短路或过热时，这种有机液体的电解液很容易引起热失控、着火等安全隐患。固态电解质具有安全性高、电压窗口宽、工作温度区间广，循环性能好、自放电率低、易于薄膜化和小型化等的优点，与其对应的固态电池则是锂电池的重要发展方向。采用固态电解质则能从根本上解决电池的安全性问题。

固态电解质分为聚合物固态电解质、无机固态电解质和复合固态电解质。聚合物固态电解质具有优良的柔性，能够缓解电池服役条件下界面处的体积膨胀，起到稳定界面的作用。但是聚合物固态电解质离子导电能力差、电压窗口窄、力学性能低以及难以抑制锂枝晶生长。无机固态电解质能够在较宽的温度范围内保持较高的化学稳定性、电压窗口宽，机械强度高，其中，玻璃陶瓷态硫化物电解质具有较高的室温离子电导率，成为最有前景的电解质材料之一。

然而，硫化物固态电解质柔韧性差，制备工艺复杂，制成的电解质膜存在厚度大，柔韧性差，可加工性差等特点。而通过复合手段，得到的聚合物/无机复合型固态电解质则兼具上述两种材料的优点，是最有应用前景的电解质材料。

在聚合物/硫化物复合固态电解质中，聚醚类聚合物(如聚环氧乙烷，PEO)/硫化物复合固态电解质是研究的重点。

然而，研究发现，硫和聚醚类的醚氧键发生反应，导致硫或硫化物在聚醚类的聚合物中发生溶解现象，从而会在硫化物复合电解质制备成膜时，产生杂相，导致离子电导率降低。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的硫化物复合固态电解质中，硫或硫化物在聚醚类的聚合物中发生溶解现象，而在硫化物复合固态电解质制备成膜时，产生杂相，导致离子电导率降低的技术问题，本发明提供了一种硫化物复合固态电解质及其制备方法、和含有该硫化物复合固态电解质的固态电池。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

根据本发明的一方面，提供了一种硫化物复合固态电解质，通过聚碳酸烯基酯与制备硫化物固态电解质基体的原料制备而成、或通过聚碳酸烯基酯与硫化物固态电解质基体制备而成。

根据本发明硫化物复合固态电解质，所述聚碳酸烯基酯包括聚碳酸乙烯酯、聚碳酸丙烯酯、聚碳酸丁烯酯和聚碳酸环己烯酯中的至少一种。

根据本发明硫化物复合固态电解质，所述聚碳酸丙烯酯的分子量为100000～500000。

根据本发明硫化物复合固态电解质，所述聚碳酸烯基酯的质量份数为3～10份，制备硫化物固态电解质基体的原料共为90～97份；或

所述聚碳酸烯基酯的质量份数为3～10份，硫化物固态电解质基体为90～97份。

根据本发明硫化物复合固态电解质，所述硫化物复合固态电解质为薄膜，薄膜的厚度为10～50μm。