[发明专利]无机/有机复合的隔膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种无机/有机复合的隔膜，其包括：基膜、无机层及有机固态电解质，所述无机层形成于基膜上且具有内部孔隙，所述有机固态电解质填充于无机层的内部孔隙中并分布于无机层的表面上，所述有机固态电解质包括有机聚合物，有机聚合物是于无机层的内部孔隙中与无机层的表面上通过原位聚合反应所形成的。

技术领域

本发明涉及电池隔膜相关的技术领域，且具体地涉及一种离子导体/有机固态电解质复合的隔膜及其制备方法。

背景技术

隔膜是锂电池的基本组件，主要作用是将电池的正、负极分隔开，只让电解质离子通过以防止两极接触而短路，其特性对电池的性能有直接的影响，例如隔膜的性能能决定电池的界面结构、内阻等，进而直接影响电池的容量、循环寿命及安全稳定性等性能。

含有如氧化铝等无机氧化物的涂敷隔膜，可有效改善隔膜的热稳定性和电解液保持能力，进而改进锂电池的性能，但对电导率的改善没有实质帮助。此外，含如锂镧锆氧(LLZO)或磷酸钛铝锂(LATP)等无机固态电解质的涂敷隔膜，则可以改善隔膜的锂离子电导性能，但由于无机固态电解质难以形成密集堆积的连续离子导通网络，影响隔膜的锂离子导通能力，同时部分无机固态电解质对锂金属的稳定性较差，难以形成稳定的界面，进而影响电池寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明期望提供一种复合隔膜及其制备方法，其以含有无机层的膜片为主体，并在无机层的内部孔隙中与表面上进行原位聚合反应形成有机聚合物作为有机固态电解质，以解决隔膜目前所遭遇的难题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供一种无机/有机复合的隔膜，其包括：基膜、无机层及有机固态电解质，所述无机层形成于基膜上且具有内部孔隙，所述有机固态电解质填充于无机层的内部孔隙中并分布于无机层的表面上，所述有机固态电解质包括有机聚合物，有机聚合物是于无机层的内部孔隙中与无机层的表面上通过原位聚合反应所形成的。

较佳地，所述无机层的内部孔隙率小于30％。

较佳地，所述无机层包括无机固态电解质、无机陶瓷中的一种或多种的组合。

较佳地，所述无机固态电解质包括氧化物固态电解质、硫化物固态电解质中的一种或多种的组合。

较佳地，所述氧化物固态电解质包括锂镧锆氧、磷酸钛铝锂、石榴石型氧化物Li_xLn₃M₂O₁₂中的一种或多种的组合，其中Ln是La或Y，M是Zr、Nb、Sn、Sb、Te、Hf或Ta，x介于3～7。

较佳地，所述硫化物固态电解质包括LGPS、LPS、LPSCl、LSnPS、LSiPS、LGSiPS、LAlPS、LGS、LGZS、LSiS、LSAlS中的一种或多种的组合。

较佳地，所述无机固态电解质包括石榴石型导电材料、硫化物类导电材料、钙钛矿型导电材料、LiSiON型导电材料、LiPON型导电材料、Li3N型导电材料中的一种或多种的组合。

较佳地，所述无机陶瓷包括氧化铝、氧化硅、金属氧化物、金属氮化物、金属磷化物、金属硫化物、金属硼化物中的一种或多种的组合。

较佳地，所述有机聚合物包括聚醚类、聚碳酸酯类、聚偏氟乙烯、聚氨酯类、聚丙烯腈类、聚酰亚胺、聚丙烯酸类、聚丙烯酸金属盐类中的一种或多种的组合。

较佳地，所述有机固态电解质更包括锂盐。

较佳地，所述有机固态电解质更包括锂盐、塑化剂。

较佳地，所述锂盐包括六氟磷酸锂、二草酸硼酸锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、高氯酸锂、二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂中的一种或多种的组合。