[发明专利]一种超薄硫化物电解质复合柔性薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种超薄硫化物电解质复合柔性薄膜的制备方法，包括以下步骤：a)将硫化物电解质、溶剂和成膜剂进行第一次混合，得到混合物；再在所述混合物中加入分散剂进行第二次混合，得到电解质浆料；所述成膜剂选自乙基纤维素、聚偏氟乙烯、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇缩丁醛、聚氧化乙烯和聚丙烯酸中的一种或多种；b)将步骤a)得到的电解质浆料均匀流延分散，再依次经干燥和成型，得到超薄硫化物电解质复合柔性薄膜。该制备方法能够将硫化物电解质制成浆料并流延成膜，干燥成型后得到厚度极低的超薄硫化物电解质复合柔性薄膜，能够减小全固态储能器件的质量、提高能量密度，同时减小界面阻抗。

技术领域

本发明涉及化学电源技术领域，更具体地说，是涉及一种超薄硫化物电解质复合柔性薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

为了应对能源危机，实现高效的能源存储，需要进一步提高全固态储能器件的能量密度。有效的方式便是在保证全固态储能器件基本性能不变的前提下，将电解质重量和体积降低。硫化物固体电解质安全性能好，离子电导率较高，界面兼容性较好，是一种理想的固体电解质材料。但当前制备硫化物电解质器件主要通过传统压片法，制备难度大、产量低，并且制得的电解质层较厚，不利于提高全固态储能器件的能量密度。另外，直接通过压片法制得的硫化物器件在实际应用时与电极的接触属于点对点接触，界面接触面积小，导致界面阻抗过大，不利于全固态储能器件性能的改善。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种超薄硫化物电解质复合柔性薄膜及其制备方法和应用，本发明提供的制备方法工艺简单、重复性高且成本低，制备得到的超薄硫化物电解质复合柔性薄膜厚度极低，能够减小全固态储能器件的质量、提高能量密度，同时减小界面阻抗。

本发明提供了一种超薄硫化物电解质复合柔性薄膜的制备方法，包括以下步骤：

a)将硫化物电解质、溶剂和成膜剂进行第一次混合，得到混合物；再在所述混合物中加入分散剂进行第二次混合，得到电解质浆料；所述成膜剂选自乙基纤维素、聚偏氟乙烯、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇缩丁醛、聚氧化乙烯和聚丙烯酸中的一种或多种；

b)将步骤a)得到的电解质浆料均匀流延分散，再依次经干燥和成型，得到超薄硫化物电解质复合柔性薄膜。

优选的，步骤a)中所述硫化物电解质包括式I通式硫化物固体电解质、式I通式硫化物固体电解质的改性物、式II通式硫化物固体电解质和式II通式硫化物固体电解质的改性物中的一种或多种；

所述式I通式硫化物固体电解质的改性物优选选自阴阳离子取代、掺杂或空位调控的式I通式硫化物固体电解质；

所述式II通式硫化物固体电解质的改性物优选选自阴阳离子取代、掺杂或空位调控的式II通式硫化物固体电解质；

xLi_aB·yC_cD_d·zP₂S₅ 式I；

式I中，0≤x100，0≤y100，0≤z100，a＝1或2，c＝1或2，d＝1、2或5，B为S、Cl、Br或I，C为Li、Si、Ge、P、Sn或Sb，D为Cl、Br、I、O、S或Se；

rNa_pE_e·sM_mN_n·tJ_jQ_q·uV 式II；

式II中，0≤r100，0≤s100，0≤t100，0≤u100，p＝1或2，e＝0、1、2或5，m＝1或2，n＝0、1、2或5，j＝1或2，q＝0、1、2或5，E为S、Cl、Br或I，M为P、Sb、Se、Ge、Si或Sn，N为P、Sb、Se、Ge、Si或Sn，J为P、Sb、Se、Ge、Si或Sn，Q为P、Sb、Se、Ge、Si或Sn，V为S或P，且E和V中至少有一个为S。