一種固體鋰離子電解質及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于鋰電池技術領域，具體涉及一種固體鋰離子電解質及其制備方法。
【背景技術】
[0002]正負極間依靠電解液進行鋰離子傳導的傳統鋰離子電池經過二十幾年的發展已經取得了了較高的工作電位和比容量，且具有較為穩定的循環與倍率性能，為人們的生活帶來了種種便利。
[0003]然而這種以液態電解液作為鋰離子傳輸介質的鋰離子電池也存在弊端，其中安全性能較差是一個重要的問題。由于電解液在高溫下易分解，傳統的鋰離子電池不能在高溫下工作，耐受熱沖擊的性能也較差。電解液又因其可燃性，使得鋰電池存在燃燒爆炸的危險。而且，如果電池的封裝不可靠，電解液還存在著漏液的風險。
[0004]為了解決傳統鋰離子電池安全性能低的問題，全固態鋰離子電池開始受到研究者的關注。全固態鋰離子電池用固態的鋰離子電解質代替了電解液，而固態電解質強度高，性質穩定，可以在高溫下工作，可燃性低，還能有效防止電池內部的短路。
[0005]但是，目前固體電解質層較厚，固體電解質本身的鋰離子電導率低，并且當電解質與電極材料組合時，二者僅通過簡單的共壓，則接觸面積有限。

【發明內容】

[0006]有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種固體鋰離子電解質及其制備方法，本發明提供本發明提供的。
[0007]本發明提供了一種固體鋰離子電解質，包括致密層以及與復合于所述致密層的多孔層，所述多孔層包括多個與所述致密層垂直的直通孔。
[0008]優選的，所述多孔層復合于致密層的一側或兩側。
[0009]優選的，所述致密層的厚度為5?200μηι。
[0010]優選的，所述固體鋰離子電解質為Li7La3Zr2〇i2。
[0011]本發明還提供了一種固體鋰離子電解質的制備方法，包括以下步驟:
[0012]A)將固體鋰離子電解質前驅體粉末、分散劑、粘結劑與溶劑混合，得到混合漿料；
[0013]B)將所述混合漿料涂覆于襯底上，再置于絮凝劑中進行固化，得到固化膜；
[0014]C)將所述固化膜與襯底分離后，進行干燥、燒結，得到固體鋰離子電解質。
[0015]本發明還提供了一種固體鋰離子電解質的制備方法，包括以下步驟:
[0016]a)將第一固體鋰離子電解質前驅體粉末、第一分散劑、第一粘結劑與第一溶劑混合，得到第一混合漿料；
[0017]將所述第一混合漿料涂覆于襯底上，再置于第一絮凝劑中進行固化，得到第一固化膜;所述第一固化膜包括致密層以及與復合于所述致密層的多孔層，所述多孔層由多個與所述致密層垂直的直通孔形成；
[0018]b)將第二固體鋰離子電解質前驅體粉末、第二分散劑、第二粘結劑與第二溶劑混合，得到第二混合漿料；
[0019]將所述第二混合漿料涂覆于襯底上，再置于第二絮凝劑中進行固化，得到第二固化膜;所述第二固化膜包括致密層以及與復合于所述致密層的多孔層，所述多孔層由多個與所述致密層垂直的直通孔形成；
[0020]c)將所述第一固化膜的致密層和第二固化膜的致密層貼合熱壓，燒結，得到固體鋰離子電解質；
[0021]所述步驟a)與步驟b)沒有順序限制。
[0022]優選的，所述固體鋰離子電解質前驅體粉末、第一固體鋰離子電解質前驅體粉末和第二固體鋰離子電解質前驅體粉末選自Li7La3Zr2012前驅體粉末；
[0023]所述分散劑、第一分散劑和第二分散劑選自聚乙烯吡咯烷酮；
[0024]所述粘結劑、第一粘結劑和第二粘結劑獨立的選自聚醚砜、聚偏氟乙烯和聚芳砜中的一種或多種；
[0025]所述溶劑、第一溶劑和第二溶劑選自N-甲基吡咯烷酮；
[0026]所述絮凝劑、第一絮凝劑和第二絮凝劑選自水。
[0027]優選的，所述固體鋰離子電解質前驅體粉末的質量與溶劑、分散劑和粘結劑的總質量的比例為(50:50)?(80:20);
[0028]所述第一固體鋰離子電解質前驅體粉末的質量與第一溶劑、第一分散劑和第一粘結劑的總質量的比例為(50:50)?(80:20);
[0029]所述第二固體鋰離子電解質前驅體粉末的質量與第二溶劑、第二分散劑和第二粘結劑的總質量的比例為(50:50)?(80:20)。
[0030]優選的，所述溶劑、分散劑和粘結劑的質量比為(10-30): (0.1-2.5):(1-8);
[0031]所述第一溶劑、第一分散劑和第一粘結劑的質量比為(10-30):(0.1-2.5): (1-8);
[0032]所述第二溶劑、第二分散劑和第二粘結劑的質量比為(10-30):(0.1-2.5): (1-8)。
[0033]優選的，所述襯底選自載帶、銅箔或鋁箔。
[0034]與現有技術相比，本發明提供了一種固體鋰離子電解質，包括致密層以及與復合于所述致密層的多孔層，所述多孔層包括多個與所述致密層垂直的直通孔。本發明提供的固體鋰離子電解質包括致密層以及與復合于所述致密層的多孔層，所述致密層與所述多孔層之間緊密貼合，并且所述多孔層為直通孔結構，從而有利于電極的填充以及增大電極與電解質之間的接觸面積。
【附圖說明】
[0035]圖1為本發明實施例1?3制備的Li7La3Zr201:^軀體的XRD圖譜；
[0036]圖2為本發明實施例1制備的干燥的固化膜斷面的掃描電鏡圖；
[0037]圖3為本發明實施例2中固化后的固化膜斷面的掃描電鏡圖；
[0038]圖4為本發明實施例2制備的固體鋰離子電解質斷面的掃描電鏡圖；
[0039]圖5為本發明實施例3中固化后的固化膜斷面的掃描電鏡圖；
[0040]圖6為本發明實施例3制備的固體鋰離子電解質斷面的掃描電鏡圖；
[0041]圖7為本發明實施例4制備的固體鋰離子電解質斷面的掃描電鏡圖；
[0042]圖8為本發明實施例5制備的固體鋰離子電解質斷面的掃描電鏡圖；
[0043]圖9為本發明實施例6制備的固體鋰離子電解質斷面的掃描電鏡圖。
【具體實施方式】
[0044]本發明提供了一種固體鋰離子電解質，包括致密層以及與復合于所述致密層的多孔層，所述多孔層由多個與所述致密層垂直的直通孔形成。
[0045]本發明提供的固體鋰離子電解質包括致密層，所述致密層的厚度優選為5?200μ111，更優選為10?18(^1]1。
[0046]本發明提供的固體鋰離子電解質還包括多孔層，所述多孔層包括多個與所述致密層垂直的直通孔。
[0047]所述多孔層可以復合于所述致密層的一側，也可以復合于所述致密層的兩側。優選的，所述多孔層復合于所述致密層的兩側，從而形成類似“非”字型的固體鋰離子電解質。從而電極可以填充于所述多孔層中，增大了多孔層與正極和/或負極的接觸面積。
[0048]在本發明中，所述固體鋰離子電解質的膜的厚度優選為260?ΙΟΟΟμπι，更優選為270 ?950μπιο
[0049]本發明對所述固體鋰離子電解質的種類并沒有特殊限制，本領域技術人員公知的固體鋰離子電解質的種類即可。在本發明中，所述固體鋰離子電解質優選為Li7La3Zr2012。
[0050]本發明還提供了一種固體鋰離子電解質的制備方法，包括以下步驟:
[0051]A)將固體鋰離子電解質前驅體粉末、分散劑、粘結劑與溶劑混合，得到混合漿料；
[0052]B)將所述混合漿料涂覆于襯底上，再置于絮凝劑中進行固化，得到固化膜；
[0053]C)將所述固化膜與襯底分離后，進行干燥、燒結，得到固體鋰離子電解質。
[0054]本發明首先將固體鋰離子電解質前驅體粉末、分散劑、粘結劑與溶劑混合，得到混合漿料。
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