[发明专利]用于形成固体凝胶电解质膜以及包含其的电池的方法

说明书

用于形成电池单元的方法包括提供多孔聚合膜(PPM)，使PPM吸入包括增塑剂和锂盐的增塑溶液以形成固体凝胶电解质膜片，以及在阳极和阴极之间布置固体凝胶电解质膜片。PPM可被提供为阳极或阴极上的涂层。增塑剂可为三乙二醇二甲醚(三甘醇二甲醚)、四乙二醇二甲醚、以及磷酸三乙酯。锂盐可为LiBF₄、LiClO₄、LiPF₆、LiAsF₆、LiTf、LiFSI、LiTFSI、LIBOB。增塑剂溶液可为17.5wt.%至27.5wt.%的LiTFSI和72.5wt.%至82.5wt.%的三甘醇二甲醚。增塑剂溶液可为56wt.%至66wt.%的LiTFSI和33.5wt.%至43.5wt.%的三甘醇二甲醚。增塑剂溶液可为16wt.%至26wt.%的LiTFSI、9wt.%至19wt.%的三甘醇二甲醚和55wt.%至75wt.%的磷酸三乙酯。

背景技术

锂离子电池描述一类可充电电池，在该类可充电电池中，锂离子在负电极(即阳极)和正电极(即阴极)之间移动。液体、固体和聚合物电解质可促进锂离子在阳极和阴极之间的移动。锂离子电池进一步包括布置在阳极和阴极之间的多孔分隔件，该多孔分隔件能够促进锂离子贯穿电极的移动。这样的分隔件通常包括带有惰性陶瓷涂层的聚合体。对于防务、汽车和航空航天应用，锂离子电池由于其高能量密度和承受连续充电和放电循环的能力而变得受欢迎。

发明内容

提供了用于形成电池单元的方法，包括提供多孔聚合膜，使多孔聚合膜吸入包括一种或多种增塑剂和一种或多种锂盐的增塑溶液来以形成固体凝胶电解质膜片，以及在阳极和阴极之间布置固体凝胶电解质膜片。多孔聚合膜可被提供为阳极上的涂层。多孔聚合膜可被提供为阴极上的涂层。多孔聚合膜可包括偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物（polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene）。多孔聚合膜可具有20vol.%至90vol.%的孔隙率。多孔聚合膜可进一步包括从列表中选择的填充颗粒，该列表包括：金属氧化物和固体电解质粉末。填充颗粒可具有10nm至3µm的平均颗粒尺寸。多孔聚合膜可包括10wt.%至60wt.%的填充颗粒。一种或多种增塑剂可为三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、磷酸三乙酯及其组合。一种或多种锂盐可为LiBF₄、LiClO₄、LiPF₆、LiAsF₆、LiTf、LiFSI、LiTFSI、LIBOB及其组合。增塑剂溶液可为17.5wt.%至27.5wt.%的LiTFSI和72.5wt.%至82.5wt.%的三乙二醇二甲醚。增塑剂溶液可为56wt.%至66wt.%的LiTFSI和33.5wt.%至43.5wt.%的三乙二醇二甲醚。增塑剂溶液可为16wt.%至26wt.%的LiTFSI、9wt.%至19wt.%的三乙二醇二甲醚和55wt.%至75wt.%的磷酸三乙酯。固体凝胶电解质膜片可具有20µm至100µm的厚度。多孔聚合膜可为填有多个孔隙的实体，并且吸入包括利用一种或多种锂盐来浸渍该多个孔隙和该实体。阳极可包括LTO、石墨或硅颗粒和/或SiO_x颗粒，并且阴极可包括LMO、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、NMC、NCMA或HE-NMC。

提供的是用于形成用于电池单元的固体凝胶电解质膜的方法，包括提供由偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物制成的多孔聚合膜，并且使多孔聚合膜吸入增塑溶液以形成固体凝胶电解质膜片。增塑溶液包括LiTFSI和从列表中选择的一种或多种增塑剂，该列表包括：三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚和磷酸三乙酯。增塑剂溶液可为17.5wt.%至27.5wt.%的LiTFSI和72.5wt.%至82.5wt.%的三乙二醇二甲醚。增塑剂溶液可为56wt.%至66wt.%的LiTFSI和33.5wt.%至43.5wt.%的三乙二醇二甲醚。增塑剂溶液可为16wt.%至26wt.%的LiTFSI、9wt.%至19wt.%的三乙二醇二甲醚和55wt.%至75wt.%的磷酸三乙酯。

本申请还包括以下方案：

方案1.一种用于形成电池单元的方法，所述方法包括：

提供多孔聚合膜；