[发明专利]复合固态电解质膜及其制备方法和应用及锂离子电池

权利要求书

1.一种复合固态电解质膜，其特征在于，所述复合固态电解质膜包括有机相本体和无机颗粒，所述复合固态电解质膜具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述第一表面至所述第二表面的延伸方向，所述无机颗粒的颗粒含量逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的复合固态电解质膜，其特征在于，所述复合固态电解质膜与所述第一表面或所述第二表面平行的截面内，所述无机颗粒均匀分布。

3.根据权利要求1所述的复合固态电解质膜，其特征在于，所述无机颗粒的粒径为200nm～8μm；

优选地，所述无机颗粒在所述复合固态电解质膜中总的质量含量为0.3g～1g；

优选地，无机颗粒选自磷酸钛铝锂、锂镧锆氧和钽元素掺杂的锂镧锆氧中的任意一种；

优选地，所述复合固态电解质膜的厚度为100μm～400μm。

4.如权利要求1～3任一项所述的复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于，其包括：将含有无机颗粒的有机悬浮液静置干燥，热压。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述有机悬浮液中的无机颗粒与溶剂的质量比为(0.5～1.5)：(10～100)；

优选地，所述有机悬浮液中还含有溶解有聚合物粉末和锂盐，更优选地，所述聚合物粉末、所述无机颗粒和所述锂盐的质量比依次为(0.5～1)：(0.5～1.5)：(0.3～1)，更优选地，所述聚合物粉末的分子量为100000～800000；

优选地，所述锂盐包括LiTFSI粉末、LiPSTFSI粉末或LiClO₄中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，含有无机颗粒的有机悬浮液的制备步骤包括：将聚合物粉末、无机颗粒和LiTFSI粉末在溶剂中混合均匀，优选地，混合方式为搅拌，更优选地，搅拌转速为10rpm～1500rpm，搅拌时间为12h～48h；

优选地，溶剂选自乙腈、N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的任意一种。

7.根据权利要求4～6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述静置干燥在模具内进行；

优选地，在真空烘箱中进行干燥；

优选地，先在20℃～40℃下进行预干燥，预干燥时间为2h～6h，然后再在50℃～80℃下进行烘干，烘干时间为12h～24h。

8.根据权利要求4～6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述热压为先在40℃～70℃的温度下，用5MPa～20MPa的压力持续压制0.5h～2h，压制过程中保持压力稳定；

优选地，所述制备方法还包括在热压后降温至20℃～30℃，降温过程在5MPa～20MPa的压力下进行，持续时间为0.5h～1h，降温过程保持压力稳定。

9.一种锂离子电池，其特征在于，其包括正极、锂金属负极以及如权利要求1～3任一项所述的复合固态电解质膜，所述复合固态电解质膜的所述第一表面与所述锂金属负极连接，所述第二表面与所述正极连接。

10.如权利要求1～3任一项所述的复合固态电解质膜在制备锂离子电池或柔性储能器件中的应用。