[发明专利]固体电解质膜、其制造方法以及选择固体电解质膜的方法

说明书

本发明涉及制造固体电解质膜的方法。根据本发明，制造固体电解质膜的方法能够视觉确定多孔片由固体电解质材料填充的程度，因此可以简单的方式优化固体电解质膜的材料和制造工艺的选择。另外，通过应用由上述确定方法选择的材料和制造工艺而获得固体电解质膜可减少制造成本，并容易改变固体电解质膜的形状，因此当其应用于具有各种形状的电池时可容易进行加工。此外，由于本发明的固体电解质膜包含多孔聚合物材料(例如非织造网)与固体电解质材料的复合物，故其能形成薄膜并具有优异的强度，因此有利地提供具有改善的能量密度的电池。

技术领域

本申请要求在韩国于2019年3月19日递交的韩国专利申请10-2019-0031407号和于2020年3月17日递交的韩国专利申请10-2020-0032753号的优先权。本发明涉及全固态电池用电解质膜，包含该电解质膜的全固态电池，以及制造该电解质膜的方法。

背景技术

使用液体电解质的锂离子电池具有由隔膜界定的负极和正极的结构，因此当隔膜由于变形或外部冲击而损坏时，可能引起短路，从而导致诸如过热或爆炸的风险。因此，可以说开发能够确保安全性的固体电解质是锂离子二次电池领域中非常重要的问题。

使用固体电解质的锂二次电池的优点在于，其具有增强的安全性，防止电解质的泄漏以提高电池的可靠性，并且有助于薄型电池的制造。另外，锂金属可以用作负极以提高能量密度。因此，除了紧凑型二次电池以外，期望这种使用固体电解质的锂二次电池还可以应用于电动汽车的高容量二次电池，并且已经作为下一代电池受到关注。

一般而言，聚合物固体电解质、氧化物类固体电解质和硫化物类固体电解质材料用作固体电解质材料。当仅适用此种固体电解质材料制造独立式电解质膜时，在电池的制造或使用期间可能出现诸如撕裂或裂缝或电解质材料分离等缺陷。另外，当将此种固体电解质材料作为电解质膜材料应用于锂金属电池时，电解质膜可能会被从负极形成的锂枝晶损坏，导致负极和负极之间的绝缘失效，从而造成短路。为了防止上述问题，已提出了通过用固体电解质材料填充多孔片(例如由多孔材料制成的非织造网或膜)以形成固体电解质材料与多孔片的复合物来制造固体电解质膜的方法。然而，在此种复合物型固体电解质膜的情况下，存在的问题在于：难以确定多孔片的孔是否被固体电解质材料充分填充。特别是，在常规聚合物固体电解质的情况下，其具有高透光性并且是透明的，因此难以用肉眼确定。因此，需要开发使用具有新组成的聚合物固体电解质的固体电解质膜和使用该电解质膜的全固态电池，从而实现全固态电池的优异的电化学特性。

发明内容

技术问题

本发明设计用于解决相关领域的问题，因此本发明涉及提供一种固体电解质膜，其包含填充有固体电解质材料的多孔片。本发明还涉及提供制造固体电解质膜的方法，所述固体电解质膜包含填充有固体电解质材料的多孔片。另外，本发明涉及提供以视觉方式确定多孔片的由固体电解质材料填充的程度的方法。本发明的这些和其他目的和优点可以由下面的详细描述而理解，并且将从本发明的示例性实施方式中变得更加显而易见。另外，将容易理解，可以通过所附权利要求书中所示的手段及其组合来实现本发明的目的和优点。

技术方案

本发明设计用于解决相关领域的问题，因此本发明涉及固体电解质膜，制造该固体电解质膜的方法，利用该固体电解质膜来选择用于制造固体电解质膜的加工条件的方法，以及利用该固体电解质膜来选择固体电解质膜的方法。

根据本发明的一个实施方式，提供了一种固体电解质膜，其包含固体电解质材料、染料和多孔聚合物片，其中，所述多孔聚合物片是包含多个孔的多孔材料，所述孔可以由流动性材料穿透，所述固体电解质材料和所述多孔聚合物片形成复合物，使得所述多孔聚合物片的孔可填充有所述固体电解质材料与所述染料的混合物，并且通过所述染料的显色性质来视觉确定所述多孔聚合物片的由固体电解质材料填充的程度。

根据本发明的第二实施方式，提供了如第一实施方式中定义的固体电解质膜，其中，所述固体电解质材料包括聚合物固体电解质、氧化物类固体电解质和硫化物类固体电解质中的至少一种。