本发明锂离子电池隔膜,具体而言,涉及一种硫化物电解质膜及其制备方法、锂离子电池。
背景技术:
1、近年来,随着电动汽车的发展,人们对高安全、高续航里程的电芯需求日益提高,全固态电池由于兼具上述优点,成为目前研究的热门话题。目前综合来看,硫化物全固态电池是最具可实现量产的技术路线。
2、电解质膜常采用干法或湿法的工艺。干法工艺通过辊对辊挤压的方式进行生产,由于硫化物的脆性性能,不易制备薄的电解质膜。干法电极中常使用的粘结剂聚四氟乙烯,在负极易于和金属锂反应,不利于电芯的循环稳定性。而湿法工艺制备薄电解质膜时,由于自身缺乏自支撑能力和韧性,容易在电池组装时导致短路。故常采用在诸如聚合物基底上涂覆电解质膜的方案,来提高电解质膜的自支撑能力,但存在不能连续生产,厚度无法进一步降低问题。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的缺陷,提供一种硫化物电解质膜及其制备方法、锂离子电池。
2、本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题:
3、一种硫化物电解质膜的制备方法,包括以下步骤:
4、改性步骤,将第一粘接剂通过改性方法改性,所述第一粘接剂采用聚四氟乙烯;
5、第一混合步骤,在改性后的所述聚四氟乙烯中加入硫化物电解质和混合介质,混合后得到第一混合物;
6、第二混合步骤,在所述第一混合物中加入第二粘结剂、溶剂和引发剂,混合后得到第二混合物;
7、成膜步骤,将所述第二混合物涂敷成膜,得到膜态混合物;
8、第一干燥步骤,在第一干燥条件下干燥所述膜态混合物;
9、辊压步骤,设定差速辊辊压条件,将干燥后的膜态混合物通过差速辊辊压,得到初步电解质膜;
10、第二干燥步骤,在第二干燥条件干燥所述初步电解质膜得到硫化物电解质膜。
11、优选地,
12、所述改性方法包括以下任意一种:
13、溶液改性法、辐射激发法;
14、所述溶液改性法中的溶液体系包括以下任意一种:
15、钠-萘四氢呋喃溶液、钠-液氨溶液、五羰基铁溶液;
16、所述溶液改性法采用所述钠-萘四氢呋喃溶液对所述聚四氟乙烯进行改性的具体实施方案为:
17、将所述聚四氟乙烯、四氢呋喃、钠-萘溶液加入反应容器中,活化时间t后,分离出沉淀物,即得到改性的聚四氟乙烯。
18、优选地,所述聚四氟乙烯与所述四氢呋喃的质量比为1:(2-20);
19、所述的聚四氟乙烯与所述钠-萘溶液的质量比为1:(5-20);
20、所述的活化时间t的范围为5~10min。
21、优选地,在所述第一混合步骤中,所述聚四氟乙烯和所述硫化物电解质的质量比为(0.005-0.02):1;
22、所述的硫化物电解质和所述混合介质的质量比为1:(5-10);
23、混合的时间的范围为0.1-4h。
24、优选地,在所述第二混合步骤中;
25、所述第二粘结剂与所述硫化物电解质的质量比为(0.01-0.03):1;
26、所述硫化物电解质和所述溶剂的质量比为1:(0.8~1.2);
27、所述引发剂与所述第二粘结剂的质量比为(0.005~0.01):1;
28、混合时间范围为1-3h。
29、优选地,所述第二粘接剂为不饱和双键的粘结剂;
30、和/或,所述溶剂包括以下任意一种:碳原子在6~10的烷烃、碳原子在6~16的羧酸酯、甲苯、二甲苯,
31、和/或,所述引发剂包括以下任意一种:偶氮类引发剂、过氧化物类引发剂。
32、优选地,所述不饱和双键的粘结剂包括以下任意一种:
33、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯橡胶、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶。
34、优选地,所述第一干燥条件为在50~80℃的条件下干燥超过4h;
35、所述第二干燥条件为在120~150℃条件下烘烤6~12h。
36、优选地,所述成膜步骤中采用对辊的工艺;
37、和/或,所述差速辊辊压条件为上辊角速度:下辊角速度=(0.6~0.8):1。
38、优选地,所述改性步骤中使用的聚四氟乙烯通过低温粉碎法制备,所述低温粉碎方法为在≤10℃条件下,通过机械粉碎法将d90≤100um的聚四氟乙烯粉碎后获得d90≤5um的聚四氟乙烯。
39、一种硫化物电解质膜,其由前述制备方法制备得到。
40、优选地,所述聚四氟乙烯和所述第二粘结剂交联聚合,形成有网络结构。
41、一种锂离子电池,包括隔膜,隔膜为前述的硫化物电解质膜。
42、在符合本领域常识的基础上,上述各优选条件,可任意组合,即得本发明各较佳实例。
43、本发明的积极进步效果在于:本发明的硫化物电解质膜的制备方法通过对聚四氟乙烯改性,并在电解质中与第二粘结剂共聚的方案,提供了一种可连续生产,具备高强度和自支撑能力,并且对负极界面稳定的硫化物电解质膜。
1.一种硫化物电解质膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.如权利要求1所述的硫化物电解质膜的制备方法,其特征在于,所述改性方法包括以下任意一种:
3.如权利要求2所述的硫化物电解质膜的制备方法,其特征在于,
4.如权利要求1所述的硫化物电解质膜的制备方法,其特征在于,在所述第一混合步骤中,所述聚四氟乙烯和所述硫化物电解质的质量比为(0.005-0.02):1;
5.如权利要求1所述的硫化物电解质膜的制备方法,其特征在于,在所述第二混合步骤中;
6.如权利要求1所述的硫化物电解质膜的制备方法,其特征在于,所述第二粘接剂为不饱和双键的粘结剂;
7.如权利要求6所述的硫化物电解质膜的制备方法,其特征在于,所述不饱和双键的粘结剂包括以下任意一种:
8.如权利要求1所述的硫化物电解质膜的制备方法,其特征在于,所述第一干燥条件为在50~80℃的条件下干燥超过4h;
9.如权利要求1所述的硫化物电解质膜的制备方法,其特征在于,
10.如权利要求1所述的硫化物电解质膜的制备方法,其特征在于,所述改性步骤中使用的聚四氟乙烯通过低温粉碎法制备,所述低温粉碎方法为在≤10℃条件下,通过机械粉碎法将d90≤100um的聚四氟乙烯粉碎后获得d90≤5um的聚四氟乙烯。
11.一种硫化物电解质膜,其特征在于,所述硫化物电解质膜由权利要求1至10中任一项所述制备方法制备得到。
12.根据权利要求11所述的硫化物电解质膜,其特征在于,所述聚四氟乙烯和所述第二粘结剂交联聚合,形成有网络结构。
13.一种锂离子电池,包括隔膜,其特征在于,所述隔膜为权利要求11或12所述的硫化物电解质膜。