一种固体锂离子电解质及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种固体锂离子电解质及其制备方法。
【背景技术】
[0002]正负极间依靠电解液进行锂离子传导的传统锂离子电池经过二十几年的发展已经取得了了较高的工作电位和比容量，且具有较为稳定的循环与倍率性能，为人们的生活带来了种种便利。
[0003]然而这种以液态电解液作为锂离子传输介质的锂离子电池也存在弊端，其中安全性能较差是一个重要的问题。由于电解液在高温下易分解，传统的锂离子电池不能在高温下工作，耐受热冲击的性能也较差。电解液又因其可燃性，使得锂电池存在燃烧爆炸的危险。而且，如果电池的封装不可靠，电解液还存在着漏液的风险。
[0004]为了解决传统锂离子电池安全性能低的问题，全固态锂离子电池开始受到研究者的关注。全固态锂离子电池用固态的锂离子电解质代替了电解液，而固态电解质强度高，性质稳定，可以在高温下工作，可燃性低，还能有效防止电池内部的短路。
[0005]但是，目前固体电解质层较厚，固体电解质本身的锂离子电导率低，并且当电解质与电极材料组合时，二者仅通过简单的共压，则接触面积有限。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种固体锂离子电解质及其制备方法，本发明提供本发明提供的。
[0007]本发明提供了一种固体锂离子电解质，包括致密层以及与复合于所述致密层的多孔层，所述多孔层包括多个与所述致密层垂直的直通孔。
[0008]优选的，所述多孔层复合于致密层的一侧或两侧。
[0009]优选的，所述致密层的厚度为5?200μηι。
[0010]优选的，所述固体锂离子电解质为Li7La3Zr2〇i2。
[0011]本发明还提供了一种固体锂离子电解质的制备方法，包括以下步骤:
[0012]A)将固体锂离子电解质前驱体粉末、分散剂、粘结剂与溶剂混合，得到混合浆料；
[0013]B)将所述混合浆料涂覆于衬底上，再置于絮凝剂中进行固化，得到固化膜；
[0014]C)将所述固化膜与衬底分离后，进行干燥、烧结，得到固体锂离子电解质。
[0015]本发明还提供了一种固体锂离子电解质的制备方法，包括以下步骤:
[0016]a)将第一固体锂离子电解质前驱体粉末、第一分散剂、第一粘结剂与第一溶剂混合，得到第一混合浆料；
[0017]将所述第一混合浆料涂覆于衬底上，再置于第一絮凝剂中进行固化，得到第一固化膜;所述第一固化膜包括致密层以及与复合于所述致密层的多孔层，所述多孔层由多个与所述致密层垂直的直通孔形成；
[0018]b)将第二固体锂离子电解质前驱体粉末、第二分散剂、第二粘结剂与第二溶剂混合，得到第二混合浆料；
[0019]将所述第二混合浆料涂覆于衬底上，再置于第二絮凝剂中进行固化，得到第二固化膜;所述第二固化膜包括致密层以及与复合于所述致密层的多孔层，所述多孔层由多个与所述致密层垂直的直通孔形成；
[0020]c)将所述第一固化膜的致密层和第二固化膜的致密层贴合热压，烧结，得到固体锂离子电解质；
[0021]所述步骤a)与步骤b)没有顺序限制。
[0022]优选的，所述固体锂离子电解质前驱体粉末、第一固体锂离子电解质前驱体粉末和第二固体锂离子电解质前驱体粉末选自Li7La3Zr2012前驱体粉末；
[0023]所述分散剂、第一分散剂和第二分散剂选自聚乙烯吡咯烷酮；
[0024]所述粘结剂、第一粘结剂和第二粘结剂独立的选自聚醚砜、聚偏氟乙烯和聚芳砜中的一种或多种；
[0025]所述溶剂、第一溶剂和第二溶剂选自N-甲基吡咯烷酮；
[0026]所述絮凝剂、第一絮凝剂和第二絮凝剂选自水。
[0027]优选的，所述固体锂离子电解质前驱体粉末的质量与溶剂、分散剂和粘结剂的总质量的比例为(50:50)?(80:20);
[0028]所述第一固体锂离子电解质前驱体粉末的质量与第一溶剂、第一分散剂和第一粘结剂的总质量的比例为(50:50)?(80:20);
[0029]所述第二固体锂离子电解质前驱体粉末的质量与第二溶剂、第二分散剂和第二粘结剂的总质量的比例为(50:50)?(80:20)。
[0030]优选的，所述溶剂、分散剂和粘结剂的质量比为(10-30): (0.1-2.5):(1-8);
[0031]所述第一溶剂、第一分散剂和第一粘结剂的质量比为(10-30):(0.1-2.5): (1-8);
[0032]所述第二溶剂、第二分散剂和第二粘结剂的质量比为(10-30):(0.1-2.5): (1-8)。
[0033]优选的，所述衬底选自载带、铜箔或铝箔。
[0034]与现有技术相比，本发明提供了一种固体锂离子电解质，包括致密层以及与复合于所述致密层的多孔层，所述多孔层包括多个与所述致密层垂直的直通孔。本发明提供的固体锂离子电解质包括致密层以及与复合于所述致密层的多孔层，所述致密层与所述多孔层之间紧密贴合，并且所述多孔层为直通孔结构，从而有利于电极的填充以及增大电极与电解质之间的接触面积。
【附图说明】
[0035]图1为本发明实施例1?3制备的Li7La3Zr201:^躯体的XRD图谱；
[0036]图2为本发明实施例1制备的干燥的固化膜断面的扫描电镜图；
[0037]图3为本发明实施例2中固化后的固化膜断面的扫描电镜图；
[0038]图4为本发明实施例2制备的固体锂离子电解质断面的扫描电镜图；
[0039]图5为本发明实施例3中固化后的固化膜断面的扫描电镜图；
[0040]图6为本发明实施例3制备的固体锂离子电解质断面的扫描电镜图；
[0041]图7为本发明实施例4制备的固体锂离子电解质断面的扫描电镜图；
[0042]图8为本发明实施例5制备的固体锂离子电解质断面的扫描电镜图；
[0043]图9为本发明实施例6制备的固体锂离子电解质断面的扫描电镜图。
【具体实施方式】
[0044]本发明提供了一种固体锂离子电解质，包括致密层以及与复合于所述致密层的多孔层，所述多孔层由多个与所述致密层垂直的直通孔形成。
[0045]本发明提供的固体锂离子电解质包括致密层，所述致密层的厚度优选为5?200μ111，更优选为10?18(^1]1。
[0046]本发明提供的固体锂离子电解质还包括多孔层，所述多孔层包括多个与所述致密层垂直的直通孔。
[0047]所述多孔层可以复合于所述致密层的一侧，也可以复合于所述致密层的两侧。优选的，所述多孔层复合于所述致密层的两侧，从而形成类似“非”字型的固体锂离子电解质。从而电极可以填充于所述多孔层中，增大了多孔层与正极和/或负极的接触面积。
[0048]在本发明中，所述固体锂离子电解质的膜的厚度优选为260?ΙΟΟΟμπι，更优选为270 ?950μπιο
[0049]本发明对所述固体锂离子电解质的种类并没有特殊限制，本领域技术人员公知的固体锂离子电解质的种类即可。在本发明中，所述固体锂离子电解质优选为Li7La3Zr2012。
[0050]本发明还提供了一种固体锂离子电解质的制备方法，包括以下步骤:
[0051]A)将固体锂离子电解质前驱体粉末、分散剂、粘结剂与溶剂混合，得到混合浆料；
[0052]B)将所述混合浆料涂覆于衬底上，再置于絮凝剂中进行固化，得到固化膜；
[0053]C)将所述固化膜与衬底分离后，进行干燥、烧结，得到固体锂离子电解质。
[0054]本发明首先将固体锂离子电解质前驱体粉末、分散剂、粘结剂与溶剂混合，得到混合浆料。
[005