[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CN113451639A - 一种固态电解质膜及其制备方法 - Google Patents

一种固态电解质膜及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113451639A
CN113451639A CN202010215362.8A CN202010215362A CN113451639A CN 113451639 A CN113451639 A CN 113451639A CN 202010215362 A CN202010215362 A CN 202010215362A CN 113451639 A CN113451639 A CN 113451639A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solid electrolyte
electrolyte membrane
lithium
preparation
polymer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010215362.8A
Other languages
English (en)
Inventor
崔日俊
李国敏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dongguan Grind Energy Co ltd
Original Assignee
Shenzhen Grand Powersource Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Grand Powersource Co ltd filed Critical Shenzhen Grand Powersource Co ltd
Priority to CN202010215362.8A priority Critical patent/CN113451639A/zh
Publication of CN113451639A publication Critical patent/CN113451639A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0561Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
    • H01M10/0562Solid materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0565Polymeric materials, e.g. gel-type or solid-type
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0017Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065Solid electrolytes
    • H01M2300/0068Solid electrolytes inorganic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0017Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065Solid electrolytes
    • H01M2300/0082Organic polymers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明的一种固态电解质膜及其制备方法,所述的固态电解质膜包括无机固态电解质、聚合物电解质、聚合物添加剂及锂盐,所述的固态电解质膜通过热压成膜。本发明采用大量的无机固态电解质包覆少量聚合物电解质,通过添加少量聚合物添加剂,形成交联网络结构,降低聚合物电解质的结晶度,有利于锂离子迁移,提高室温离子导电率,同时提高固态电解质膜的机械强度和热稳定性,并且该制备方法未添加任何有机溶剂,绿色环保,操作简便,有利于实现工业化。

Description

一种固态电解质膜及其制备方法
技术领域
本发明属于固态电解质技术领域,具体涉及到一种固态电解质膜及其制备方法。
背景技术
现今,锂离子电池生产商不断的追求电池能量密度的提升,但是在这个过程中,安全问题一直制约着高能量密度的前进。如今,所采用的商用锂离子电池使用了易燃的有机电解质及有机溶剂,容易引发安全问题,导致电动汽车发生火灾,因此用不可燃的无机、陶瓷固体电解质取代有机电解质,组装全固态锂离子电池,有望最终解决锂离子电池的安全问题并提升锂离子电池的能量密度。目前对于固态电解质的研究,主要有三个类别:一是有机聚合物电解质,二是无机固体电解质,三是有机聚合物与无机固体电解质复合而成的复合电解质。有机聚合物电解质的电池易加工,可基本沿用现有的锂离子电池工艺,但是室温电导率低。无机固体电解质的室温电导率较高,但是材料成本较高,且电池工艺复杂,需要开发很多全新的电池生产设备,导致成本进一步升高。复合电解质膜具备有机聚合物电解质的易加工性能,并可一定程度上提高室温电导率,但是存在机械强度差导致膜容易破裂造成电池短路、与正负极界面相容性较差导致电池内阻较高、循环性能差的缺点,且室温电导率也有待进一步提高。基于上述问题,急需开发一种新的固态电解质以满足现阶段的需求。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种固态电解质膜及其制备方法,旨在提出一种环保简便的方法制备固态电解质膜,同时改善固态电解质膜机械性能及室温离子电导率。
为实现上述目的,本发明所采用的技术方案为一种固态电解质膜及其制备方法,所述的固态电解质膜包括无机固态电解质、聚合物电解质、聚合物添加剂及锂盐,所述的制备方法包括以下步骤:
S1:将无机固态电解质与聚合物电解质添加至球磨机,充分混合;
S2:添加锂盐至S1中,混合均匀;
S3:添加将聚合物添加剂至S2中,混合均匀后;
S4:将S3所制备的混合物在一定温度下进行压膜成型即得到固态电解质膜。
所述的无机固态电解质、聚合物电解质、聚合物添加剂及锂盐质量比为10~80%:5~50%:1~10%:5~20%。进一步地,所述的无机固态电解质、聚合物电解质、聚合物添加剂及锂盐质量比为50~80%:5~20%:2~8%:5~20%。
所述的无机固态电解质为锂镧钛氧、锂镧锆氧及锂镧锆钽氧中的一种或多种。
所述的聚合物电解质为聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯中的一种或多种。进一步地,所述的聚合物电解质为聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈中的一种或多种。
所述的聚合物添加剂为环糊精、壳聚糖中的一种或多种。进一步地,所述的聚合物添加剂为壳聚糖。
所述的的锂盐为六氟磷酸锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、二氟甲基磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、高氯酸锂中的一种或多种。进一步地,所述的的锂盐为双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、二氟甲基磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂中的一种或多种。
所述的成膜压力为500~1000Mpa。进一步地,所述的成膜压力为600~800Mpa。
所述的热压温度为60~100℃。进一步地,所述的热压温度为70~90℃。
所述的固态电解质膜厚度为20~100um。进一步地,所述的固态电解质膜厚度为50~100um。
按照本发明的另一方面,提供了一种固态电解质膜,其由所述的制备方法制备。
本发明的有益效果在于:
(1)本发明采用大量的无机固态电解质包覆少量聚合物电解质,通过添加少量聚合物添加剂,形成交联网络结构,降低聚合物电解质的结晶度,有利于锂离子迁移,提高室温离子导电率,同时提高固态电解质膜的机械强度和热稳定性;
(2)本发明固态电解质膜的制备方法未添加任何有机溶剂,绿色环保,操作简便,有利于实现工业化。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细描述,本部分的描述仅是示范性和解释性,不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
实施例1:
S1:将70%锂镧锆钽氧粉末与10%聚氧化乙烯添加至球磨机,充分混合;
S2:添加15%双(三氟甲基磺酰)亚胺锂至S1中,混合均匀;
S3:添加将5%的壳聚糖至S2中,混合均匀后;
S4:将S3所制备的混合物在一定80℃下用800Mpa的压力进行压膜成型即得到固态电解质膜。
实施例2:
S1:将80%锂镧锆钽氧粉末与5%聚氧化乙烯添加至球磨机,充分混合;
S2:添加10%双(三氟甲基磺酰)亚胺锂至S1中,混合均匀;
S3:添加将5%的壳聚糖至S2中,混合均匀后;
S4:将S3所制备的混合物在一定80℃下用800Mpa的压力进行压膜成型即得到国固态电解质膜。
实施例3:
S1:将60%锂镧锆钽氧粉末与20%聚氧化乙烯添加至球磨机,充分混合;
S2:添加15%双(三氟甲基磺酰)亚胺锂至S1中,混合均匀;
S3:添加将5%的壳聚糖至S2中,混合均匀后;
S4:将S3所制备的混合物在一定80℃下用800Mpa的压力进行压膜成型即得到国固态电解质膜。
实施例4:
S1:将70%锂镧锆钽氧粉末与10%聚氧化乙烯添加至球磨机,充分混合;
S2:添加15%双(三氟甲基磺酰)亚胺锂至S1中,混合均匀;
S3:添加将5%的壳聚糖至S2中,混合均匀后;
S4:将S3所制备的混合物在一定100℃下用800Mpa的压力进行压膜成型即得到国固态电解质膜。
实施例5:
S1:将70%锂镧锆钽氧粉末与10%聚氧化乙烯添加至球磨机,充分混合;
S2:添加15%双(三氟甲基磺酰)亚胺锂至S1中,混合均匀;
S3:添加将5%的壳聚糖至S2中,混合均匀后;
S4:将S3所制备的混合物在一定60℃下用800Mpa的压力进行压膜成型即得到国固态电解质膜。
本发明提供了一种固态电解质膜及其制备方法,有效地改善了固态电解质膜机械性能、热稳定性及室温离子电导率。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明的技术范围作出任何限制,故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明的技术方案范围内。

Claims (9)

1.一种固态电解质膜及其制备方法,其特征在于,所述的固态电解质膜包括无机固态电解质、聚合物电解质、聚合物添加剂及锂盐,所述的制备方法包括以下步骤:
S1:将无机固态电解质与聚合物电解质添加至球磨机,充分混合;
S2:添加锂盐至S1中,混合均匀;
S3:添加将聚合物添加剂至S2中,混合均匀后;
S4:将S3所制备的混合物在一定温度下进行压膜成型即得到固态电解质膜。
2.如权利要求1所述的一种固态电解质膜及其制备方法,所述的无机固态电解质、聚合物电解质、聚合物添加剂及锂盐质量比为10~80%:5~50%:1~10%:5~20%。
3.如权利要求1所述的一种固态电解质膜及其制备方法,所述的无机固态电解质为锂镧钛氧、锂镧锆氧及锂镧锆钽氧中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的一种固态电解质膜及其制备方法,所述的聚合物电解质为聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的一种固态电解质膜及其制备方法,所述的聚合物添加剂为环糊精、壳聚糖中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的一种固态电解质膜及其制备方法,所述的的锂盐为六氟磷酸锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、二氟甲基磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、高氯酸锂中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的一种固态电解质膜及其制备方法,所述的成膜压力为500~1000Mpa。
8.如权利要求1所述的一种固态电解质膜及其制备方法,所述的热压温度为60~100℃。
9.如权利要求1所述的一种固态电解质膜及其制备方法,所述的固态电解质膜厚度为20~100um。
CN202010215362.8A 2020-03-25 2020-03-25 一种固态电解质膜及其制备方法 Pending CN113451639A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010215362.8A CN113451639A (zh) 2020-03-25 2020-03-25 一种固态电解质膜及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010215362.8A CN113451639A (zh) 2020-03-25 2020-03-25 一种固态电解质膜及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113451639A true CN113451639A (zh) 2021-09-28

Family

ID=77807491

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010215362.8A Pending CN113451639A (zh) 2020-03-25 2020-03-25 一种固态电解质膜及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113451639A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114361572A (zh) * 2021-12-08 2022-04-15 电子科技大学长三角研究院(湖州) 一种改性陶瓷材料及使用该材料制成的复合电解质的制备方法和应用
CN114937810A (zh) * 2022-04-08 2022-08-23 中汽创智科技有限公司 一种固态电解质膜及其制备方法和应用

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106654367A (zh) * 2016-12-19 2017-05-10 天津力神电池股份有限公司 电解质膜的制备方法及固态锂电池
EP3258532A1 (en) * 2015-02-13 2017-12-20 Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology, Chinese Academy of Sciences All-solid-state polymer electrolyte, and preparation and application thereof
CN108448162A (zh) * 2018-03-29 2018-08-24 武汉新能源研究院有限公司 高柔性聚合物固态电解质膜的制备方法及锂离子电池的制备方法
CN109478684A (zh) * 2016-06-30 2019-03-15 野猫技术开发公司 固体电解质组合物
WO2019080950A1 (de) * 2017-10-27 2019-05-02 Forschungszentrum Julich Gmbh Lösungsmittelfreier festkörperelektrolyt
CN110400964A (zh) * 2019-07-31 2019-11-01 苏州顺创新能源科技有限公司 一种锂离子电池用固态电解质膜
CN113471520A (zh) * 2021-06-29 2021-10-01 华南理工大学 一种环糊精作为填料的固态电解质及其制备方法与应用

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3258532A1 (en) * 2015-02-13 2017-12-20 Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology, Chinese Academy of Sciences All-solid-state polymer electrolyte, and preparation and application thereof
CN109478684A (zh) * 2016-06-30 2019-03-15 野猫技术开发公司 固体电解质组合物
CN106654367A (zh) * 2016-12-19 2017-05-10 天津力神电池股份有限公司 电解质膜的制备方法及固态锂电池
WO2019080950A1 (de) * 2017-10-27 2019-05-02 Forschungszentrum Julich Gmbh Lösungsmittelfreier festkörperelektrolyt
CN108448162A (zh) * 2018-03-29 2018-08-24 武汉新能源研究院有限公司 高柔性聚合物固态电解质膜的制备方法及锂离子电池的制备方法
CN110400964A (zh) * 2019-07-31 2019-11-01 苏州顺创新能源科技有限公司 一种锂离子电池用固态电解质膜
CN113471520A (zh) * 2021-06-29 2021-10-01 华南理工大学 一种环糊精作为填料的固态电解质及其制备方法与应用

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114361572A (zh) * 2021-12-08 2022-04-15 电子科技大学长三角研究院(湖州) 一种改性陶瓷材料及使用该材料制成的复合电解质的制备方法和应用
CN114937810A (zh) * 2022-04-08 2022-08-23 中汽创智科技有限公司 一种固态电解质膜及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Du et al. A mechanically robust, biodegradable and high performance cellulose gel membrane as gel polymer electrolyte of lithium-ion battery
CN108987800B (zh) 固态电解质及其制备方法和含有该固态电解质的固态电池
CN107565086B (zh) 一种电池极板制备方法
CN107346833B (zh) 一种复合固态聚合物电解质薄膜及其制备方法
CN111509293B (zh) 一种降低氧化物电解质晶界阻抗及界面阻抗的方法
CN111244537A (zh) 复合固态电解质,固态电池及其制备方法
CN111435761B (zh) 一种全固态锂离子电池及其多层电解质膜热压制备的方法
CN106848162B (zh) 一种二次电池
CN114552122B (zh) 一种隔膜及其制备方法以及二次电池
CN111477947A (zh) 一种无机-有机复合固态电解质膜及其加工工艺
CN114759252A (zh) 一种固态电解质、固态电池及其制备方法
CN110400964B (zh) 一种锂离子电池用固态电解质膜
Xue et al. Functional separator materials of sodium-ion batteries: Grand challenges and industry perspectives
CN113451639A (zh) 一种固态电解质膜及其制备方法
CN115458798A (zh) 一种钠离子电池
CN105680077A (zh) 一种质子交换膜
CN113659193B (zh) 全固态钠离子电芯结构、制备方法及电池
CN109301318B (zh) 一种聚合物电解质及其制备方法以及由其制备的全固态锂离子电池
CN110943258A (zh) 一种pvdf-hfp复合木质纤维素凝胶聚合物电解质膜及其制备方法
CN104425816A (zh) 锂离子电池活性物质、锂离子电池材料及锂离子动力电池
CN113054238B (zh) 一种复合固态电解质及其制备方法
CN113054259A (zh) 一种固态锂离子电池的制备工艺
CN112436180B (zh) 一种多层复合固态电解质及其制备方法
CN102299375B (zh) 锂离子动力电池及锂离子动力电池的制备方法
CN114628768B (zh) 一种安全性能高的peo聚合物固体电解质及其制备方法、固体锂电池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20230327

Address after: 523867 Building 9, Dasheng Industrial City, Second Industrial Zone, No. 1438, Provincial Road S358, Shangsha Community, Chang'an Town, Dongguan City, Guangdong Province

Applicant after: Dongguan Grind Energy Co.,Ltd.

Address before: 518105 4th floor, building A2, industrial park, 168 Honghu Road, Yanchuan, Songgang, Bao'an District, Shenzhen City, Guangdong Province

Applicant before: SHENZHEN GRAND POWERSOURCE Co.,Ltd.

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20210928