[发明专利]复合固态电解质膜及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种复合固态电解质膜及其制备方法与应用，复合固态电解质膜包括：第一固态电解质膜和第二固态电解质膜，第一固态电解质膜包括氧化物固态电解质和粘结剂；第二固态电解质层设在第一固态电解质膜的下表面，并且第二固态电解质膜包括硫化物固态电解质和粘结剂。由此，该复合固态电解质膜上的第一固态电解质膜与正极上的正极材料兼容性好且界面阻抗低，同时复合固态电解质膜上的第二固态电解质膜与负极兼容性好且相对稳定，且该复合固态电解质膜具有较高的导电性和韧性，从而将该复合固态电解质膜应用在全固态电池中，可以在改善电池的界面问题的同时提高其安全性能和电化学性能。

技术领域

本发明涉及一种锂电池技术领域，具体涉及一种复合固态电解质膜及其制备方法与应用。

背景技术

目前商用的锂离子电池的结构主要包括正极、负极和隔膜，隔膜是一种经特殊成型的具有微孔结构的高分子薄膜，其主要作用是将电池正、负极隔开，允许锂离子自由通过，而不允许电子通过。电池隔膜起隔离正负极的作用，防止电池短路引起爆炸，对锂离子电池的安全性能起着至关重要的作用。目前隔膜的材料均为有机聚合物材料，这种材料存在一些问题，一方面是在电池或电池系统处于异常升温时会收缩、融化甚至碳化，导致正、负极大面积接触而短路甚至爆炸；另一方面，电池内的杂质、毛刺也可能刺穿隔膜导致正、负极直接接触而短路。

由于全固态锂二次电池可使用固态电解质膜而具有液态锂二次电池不可比拟的安全性，并有望彻底消除使用过程中的安全隐患，更符合电动汽车和规模储能领域未来发展的需求。

全固态锂二次电池按照电解质的不同，可分为两大类：一类是以有机聚合物电解质组成的锂二次电池，也称为聚合物全固态锂电池；另一类是以无机固体电解质组成的锂二次电池，又称为无机全固态锂电池。其中，聚合物全固态锂电池的优点是安全性高、能够制备成各种形状、通过卷对卷的方式制备相对容易。但是，该类电池作为大容量化学电源进入储能领域仍有一段距离，主要存在的问题包括高分子固体电解质容易结晶导致离子电导率低、适用温度范围窄等。而无机固体电解质材料具有机械强度高、不含易燃/易挥发成分、不存在漏液现象、抗温性能好等特点；同时，无机材料处理容易实现大规模制备，以满足大尺寸电池的需要。

专利CN 105870497虽然制备了一种硫化物固态电解质薄膜，但是其未考虑与正极的界面问题。还有大多专利也是制备单一的无机固态电解质膜或者无机-有机复合隔膜，但并未考虑分别和正负极的兼容性，如专利CN 107346833 B、CN 108232293 B等。

因此，现有的电池隔膜有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种复合固态电解质膜及其制备方法与应用，该复合固态电解质膜上的第一固态电解质膜与正极上的正极材料兼容性好且界面阻抗低，同时复合固态电解质膜上的第二固态电解质膜与负极兼容性好且相对稳定，且该复合固态电解质膜具有较高的导电性和韧性，从而将该复合固态电解质膜应用在全固态电池中，可以在改善电池的界面问题的同时提高其安全性能和电化学性能。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种复合固态电解质膜。根据本发明的实施例，复合固态电解质膜包括：

第一固态电解质膜，所述第一固态电解质膜包括氧化物固态电解质和粘结剂；

第二固态电解质膜，所述第二固态电解质层设在所述第一固态电解质膜的下表面，并且所述第二固态电解质膜包括硫化物固态电解质和粘结剂。

根据本发明实施例的复合固态电解质膜，通过将包括硫化物固态电解质和粘结剂的第二固态电解质膜设在包括氧化物固态电解质和粘结剂的第一固态电解质膜的下表面，第一固态电解质膜与正极上的正极材料兼容性好且界面阻抗低，同时复合固态电解质膜上的第二固态电解质膜与负极兼容性好且相对稳定，且该复合固态电解质膜具有较高的导电性和韧性，从而将该复合固态电解质膜应用在全固态电池中，可以在改善电池的界面问题的同时提高其安全性能和电化学性能。