[发明专利]全固体电池用固体电解质膜的制造方法和通过所述方法制造的固体电解质膜

说明书

根据本发明的固体电解质膜通过聚合物丝密集交叉连结成具有无纺布形状的网状三维结构而形成，其中无机固体电解质浸渍入并均匀地分布在所述结构中。这样的结构特征使得大量的固体电解质粒子能够以均匀的分布填充在所述电解质膜中，并且实现所述粒子之间的顺畅接触，从而充分提供离子传导路径。另外，所述三维结构改善固体电解质膜的耐久性，并且增加柔性和强度。这样的无纺布复合固体电解质膜具有防止无机固体电解质粒子脱离的效果。

技术领域

本申请要求2017年5月15日在韩国提交的韩国专利申请10-2017-0060063号的优先权，其公开内容通过引用并入本文。本公开内容涉及一种全固体电池用固体电解质膜及其制造方法，所述全固体电池用固体电解质膜用于防止固体电解质粒子的脱离并改善耐久性。

背景技术

锂离子二次电池被广泛用作便携式电子装置的电源装置。另外，最近存在将锂离子二次电池用于电动车辆或工业电池的应用的趋向。锂离子二次电池的结构相对简单；它们的三种要素是负极活性材料、正极活性材料和电解液。电池通过锂离子从正极到负极以及从负极到正极的移动来工作。电解质部分仅起锂离子导体的作用。广泛使用的锂离子二次电池使用电解液，在所述电解液中，锂盐溶解在非质子有机溶剂中。然而，该电解液由于电解液泄漏或气体产生而在使用中具有潜在的问题，并且为了解决该问题，需要开发全固体电池。

与使用液体电解质的电池相比，使用固体电解质的全固体电池具有如下优点：(1)改善的安全性，(2)具有最优化结构的电池，(3)高能量密度和(4)高输出密度。通常，全固体电池具有插置在正极和负极之间的片型固体电解质。该片型固体电解质通常通过将无机固体电解质粒子和粘合剂树脂的混合物制成片状而使用。然而，包含通过粘合剂树脂而连结的粒子的固体电解质片具有固体电解质粒子脱离的问题。另一方面，已经提出了一种方法，其中使包含固体电解质粒子的浆料浸渍无纺布，但是固体电解质粒子没有良好地进入到(inserted into)无纺布内的中心中，并且粒子仅被布置在无纺布的表面部中，因此无纺布的内部没有被充分填充。因此，固体电解质粒子彼此不接触，并且它们分离地布置在无纺布的上部和下部，因此离子传导率不高。另外，在未浸渍而留在无纺布的表面部的粒子之中，存在无机固体电解质粒子从电解质膜脱离的问题。图4示意性地显示以往提出的固体电解质膜(a)，并且参考图4，固体电解质浆料(a2)被施加到无纺布(a1)的表面并压入，但是固体电解质浆料在沿着无纺布的全部厚度方向上未能进入，而是大量留在无纺布的表面上。因此，需要开发用于改善机械强度和柔性并防止粒子脱离的固体电解质膜。

发明内容

技术问题

本公开内容涉及提供一种新型的全固体电池用固体电解质膜的制造方法，所述全固体电池用固体电解质膜用于增加离子传导率，防止无机固体电解质粒子从其脱离，并且改善柔性和耐久性。此外，显而易见的是，本公开内容的目的和优点可以通过所附权利要求中阐述的手段或方法及其组合来实现。

技术方案

本公开内容涉及一种用于解决上述问题的全固体电池用固体电解质膜及其制造方法。

本公开内容的第一方面涉及上述固体电解质膜，并且所述固体电解质膜包含多个无机固体电解质粒子和多根聚合物丝，其中所述聚合物丝相互缠绕、交叉并连结以形成三维网状结构，并且所述网状结构沿厚度方向全部填充有所述无机固体电解质粒子。

根据本公开内容的第二方面，在第一方面中，所述聚合物丝包含选自由聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚缩醛、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚酮、聚醚砜、聚苯醚、聚苯硫醚、聚偏二氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、纤维素和聚对苯撑苯并双唑组成的组中的一种聚合物材料或其混合物。

根据本公开内容的第三方面，在第一方面和第二方面的任一方面中，所述无机固体电解质包含含有初级粒子和通过初级粒子的聚集形成的次级粒子中的至少一种的粒子类型。