[发明专利]一种固态电解质隔膜及其制备方法和应用

说明书

本发明特别涉及一种固态电解质隔膜及其制备方法和应用，属于锂电池技术领域，电解质隔膜包括：膜本体、第一无机涂覆层、第二无机涂覆层和离子导体层，第一无机涂覆层涂覆于膜本体一表面；第二无机涂覆层涂覆于膜本体远离第一无机涂覆层另一表面；离子导体层涂覆于第二无机涂覆层远离膜本体一表面；其中，离子导体层具备离子传导能力；通过在无机涂覆层外覆盖一层离子导体层，该侧与负极接触，离子导体层本身具备离子传导能力，提高隔膜的离子电导率。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，特别涉及一种固态电解质隔膜及其制备方法和应用。

背景技术

在(混合)电动汽车和储能方面的应用对锂离子电池的发展提出了挑战。发展先进的高能/高功率密度锂离子电池是现代电化学中最重要和最有吸引力的课题之一。其中，隔膜作为高压锂离子电池的重要组成部分，要求隔膜具有足够的化学稳定性和热稳定性，以保证电池的安全性和循环性能。

迄今为止，聚烯烃基隔膜因其成本低、机械强度适中等优点成为锂离子电池中应用最广泛的隔膜。然而，这种隔膜的主要缺点在于其固有疏水性和热稳定性差。疏水性和低表面能导致分离器与高极性液体电解质之间的相互作用弱，润湿性差，这将给制造成本和电池性能带来严重的不利影响。聚烯烃材料的熔点仅在135到165℃之间。在电池加热的情况下，隔膜会收缩或断裂，导致内部短路、热失控甚至爆炸，严重威胁电池的安全。

为了克服上述问题，引入无机涂层被认为是一种理想的解决方案。首先，无机纳米颗粒可以提供增强的润湿性。其次，无机涂层通常具有优异的耐热性，这可以使隔膜具有更好的热稳定性。此外，无机纳米粒子优越的阻燃性能可以为锂离子电池提供更高的安全性。应用最广泛的无机陶瓷包括SiO₂、Al₂O₃、ZrO₂、NaY沸石、TiO₂等。然而，由于涂层中锂离子的导电电阻增加，引入无机涂层通常会导致离子导电率降低和容量降低。

发明内容

本申请的目的在于提供一种固态电解质隔膜及其制备方法和应用，以解决目前引入无机涂层导致离子导电率降低的问题。

本发明实施例提供了一种固态电解质隔膜，所述电解质隔膜包括：

膜本体；

第一无机涂覆层，所述第一无机涂覆层涂覆于所述膜本体一表面；

第二无机涂覆层，所述第二无机涂覆层涂覆于所述膜本体远离所述第一无机涂覆层另一表面；

离子导体层，所述离子导体层涂覆于所述第二无机涂覆层远离所述膜本体一表面；

其中，所述离子导体层具备离子传导能力。

可选的，所述离子导体层的涂覆原料包括具备离子传导能力的第三无机陶瓷粉体。

可选的，具备离子传导能力的所述第三无机陶瓷粉体包括LATP和LLZO中的至少一种。

可选的，所述第三无机陶瓷粉体具有设定粒度，所述设定粒度的取值范围为0.1μm-2μm。

可选的，所述第一无机涂覆层的涂覆原料以质量分数计包括：第一无机陶瓷粉体20-40份、第一溶剂60-80份、第一粘结剂2-5份、第一分散剂0.2-0.5份和第一增稠剂0.2-0.5份；

所述第二无机涂覆层的涂覆原料以质量分数计包括：第二无机陶瓷粉体20-40份、第二溶剂60-80份、第二粘结剂2-5份、第二分散剂0.2-0.5份和第二增稠剂0.2-0.5份；

所述离子导体层的涂覆原料以质量分数计包括：第三无机陶瓷粉体20-40份、第三溶剂60-80份、第三粘结剂2-5份、第三分散剂0.2-0.5份和第三增稠剂0.2-0.5份。