[发明专利]一种固态电解质膜、锂离子电池及其制备方法

说明书

本申请公开了一种固态电解质膜、锂离子电池及其制备方法，固态电解质膜的制备方法包括：将固态电解质材料或固态电解质前驱体材料进行粉碎得到粉体；将粉体、可纤维化粘结剂和助剂混合均匀得到第一混合物；将所述第一混合物中的所述可纤维化粘结剂进行纤维化获得第二混合物；将第二混合物压延成厚度为10μm‑1000μm的固态电解质膜胚；将固态电解质膜胚进行煅烧得到固态电解质膜。本申请提供的固态电解质膜、锂离子电池及其制备方法，该制备方法简单，在整个制备过程中没有使用任何浆料溶剂，对环境友好，制备过程中使用的材料以及设备易于获得，生产成本低，有利于规模化生产。

技术领域

本申请涉及电池技术领域，更具体地说，它涉及一种固态电解质膜、锂离子电池及其制备方法。

背景技术

锂离子电池因为其高能量密度、高容量、高续航和高安全性能等优点被广泛应用于移动设备以及新能源汽车等领域。传统的锂离子电池使用液态电解质，但是液态电解质的闪燃点较低，在大电流放电、过度充电、内部短路等异常情况时可能导致电解质发热自燃，甚至引起爆炸等安全问题。固态锂离子电池使用了不可燃或不易燃的固态电解质代替传统锂离子电池中易燃的有机电解液，可以从根本上解决锂离子电池的安全问题。固态锂离子电池及其中使用的固态电解质膜在近年来成为研发焦点。

目前，制备固态电解质膜常用的方法是陶瓷薄膜成型方法，例如流延成型、轧膜成型、丝网印刷，这些方法的成本低廉且适合大工业化生产，但是却存在一些缺点。流延成型多采用有机溶液作为溶剂，不但成本高，并且还会对环境造成严重污染，同时其工艺配方复杂，也不适用于较厚固态电解质膜的制备，在干燥过程中容易开裂。现有的轧膜成型通常首先需要将陶瓷粉体均匀分散在溶剂中，加入增塑剂、粘结剂等添加剂制成固含量高的坯料，然后放在轧辊机上进行混练，使粉料与塑化剂充分混合，经多次反复混练，保证泥料高度均匀并且排出气泡。丝网印刷法对粉末的粒度、晶粒形状、表面性质和填充密度等参数要求很高。此外，化学气相沉积法、喷雾热解法、溅射镀膜法、等离子喷涂法等制备固态电解质膜通常需要基底材料，而且生产成本高，不利于规模化生产。另外，制备固态电解质膜的方法还有先使用固相烧结法制备合成前驱体粉体，再使用压片成型压制烧结出固态电解质膜。Zhang P等人采用溶胶凝胶法制备了Lil_.4Al_0.4Ti_1.4Ge_0.2(PO₄)₃材料粉体，并进一步通过烧结法制备固态电解质陶瓷膜。Xu等人通过放电等离子烧结(SPS)制备了Li_1.4Al_0.4Ti_1.6(PO₄)₃固态电解质陶瓷膜，在45MPa压力和快速升温的条件下大幅降低了烧结温度。但是上述模压法会存在内应力，成型后材料脱模容易出现碎裂现象，此外模具还会导致材料存在局部密度差异，而且使用模压法制备的固态电解质膜的尺寸受模具的限制，其厚度不能精确控制并且致密度低。

因此，急需一种环境友好、工艺简单的固态电解质膜的制备方法。

发明内容

本申请提供了一种固态电解质膜、锂离子电池及其制备方法，该固态电解质膜的制备方法对环境友好，工艺简单。

为解决上述一个或多个技术问题，本申请采用的技术方案是：

第一方面，本申请提供了一种固态电解质膜的制备方法，所述固态电解质膜的制备方法包括：

将固态电解质材料或固态电解质前驱体材料进行粉碎得到粉体；

将所述粉体、可纤维化粘结剂和助剂混合均匀得到第一混合物；

将所述第一混合物中的所述可纤维化粘结剂进行纤维化获得第二混合物；

将所述第二混合物压延成厚度为10μm-1000μm的固态电解质膜胚；

将所述固态电解质膜胚进行煅烧得到固态电解质膜。