本申請屬于電池，尤其是一種固態(tài)電解質(zhì)膜、固態(tài)電池及用電裝置。

背景技術(shù)：

1、固相法制備的硫化物固態(tài)電解質(zhì)顆粒尺度較大，且均勻性較差，從而導(dǎo)致制備的硫化物固態(tài)電解質(zhì)膜厚度難以做薄，通常大于150μm，從而應(yīng)用范圍嚴(yán)重受限。而通過濕法制備的硫化物固態(tài)電解質(zhì)均勻性較好，顆粒尺寸較小，從而可以制備小于50μm的固態(tài)電解質(zhì)膜，但是濕法制備中過分依賴粘結(jié)劑的含量來提升固態(tài)電解質(zhì)膜的機(jī)械性能以避免鋰枝晶刺穿的風(fēng)險(xiǎn)，粘結(jié)劑含量的增加會(huì)阻礙離子傳導(dǎo)，從而會(huì)降低離子電導(dǎo)率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請的目的在于解決固態(tài)電解質(zhì)膜厚度較小時(shí)會(huì)出現(xiàn)短路現(xiàn)象，且力學(xué)性能較差和離子電導(dǎo)率較小的問題，提供一種機(jī)械性能優(yōu)異、離子電導(dǎo)率良好且厚度低至10μm應(yīng)用于固態(tài)電池的制備中時(shí)可以減少出現(xiàn)短路的固態(tài)電解質(zhì)膜、固態(tài)電池及用電裝置。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請的第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N固態(tài)電解質(zhì)膜，所述固態(tài)電解質(zhì)膜包括三維電解質(zhì)骨架和聚合物，所述三維電解質(zhì)骨架包括纖維絲和在纖維絲表面上的硫化物固態(tài)電解質(zhì)；

3、所述固態(tài)電解質(zhì)膜滿足：a1-a2≤0.4且a1≥1.5；

4、其中，a1?ms/cm為固態(tài)電解質(zhì)膜在25℃、水含量＜0.1ppm、氧含量＜0.1ppm的環(huán)境下60min的離子電導(dǎo)率；

5、a2?ms/cm為固態(tài)電解質(zhì)膜在25℃、相對濕度50％的環(huán)境下60min的離子電導(dǎo)率。

6、作為本申請的實(shí)施方案，所述纖維絲和硫化物固態(tài)電解質(zhì)的質(zhì)量比為(3～7)：(3～7)。

7、作為本申請的實(shí)施方案，其特征在于，所述三維電解質(zhì)骨架和聚合物的質(zhì)量比為(70～85)：(15～30)。

8、作為本申請的實(shí)施方案，所述纖維絲包括木質(zhì)素、纖維素、硫酸鹽木質(zhì)素、有機(jī)溶劑處理后的改性木質(zhì)素、水解后的改性木質(zhì)素、熱解后的改性木質(zhì)素中的至少一種。

9、作為本申請的實(shí)施方案，所述纖維絲的平均直徑為0.5～20μm。

10、作為本申請的實(shí)施方案，所述硫化物固態(tài)電解質(zhì)包括li6ps4.5cl1.5、li6ps5cl、li3ps4、li7p3s11、li2p2s5中的至少一種。

11、作為本申請的實(shí)施方案，所述聚合物包括聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈中的至少一種。

12、作為本申請的實(shí)施方案，所述聚合物的粘均分子量為10萬～60萬。

13、作為本申請的實(shí)施方案，所述固態(tài)電解質(zhì)膜的厚度為10～40μm。

14、本申請的第二方面，本申請?zhí)峁┝艘环N固態(tài)電池，包括正極、負(fù)極和本申請所述固態(tài)電解質(zhì)膜。

15、本申請的第三方面，本申請?zhí)峁┝艘环N用電裝置，包括本申請所述固態(tài)電池。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請的有益效果是：

17、本申請?zhí)峁┑墓虘B(tài)電解質(zhì)膜通過引入纖維絲和在纖維絲表面上的硫化物固態(tài)電解質(zhì)形成的三維電解質(zhì)骨架，一方面，硫化物固態(tài)電解質(zhì)通過原位生長錨定在纖維絲上，能夠減少與空氣中水反應(yīng)的活性位點(diǎn)；另一方面，在固態(tài)電解質(zhì)膜制備中，硫化物固態(tài)電解質(zhì)被包裹在纖維絲形成的纖維的內(nèi)部，進(jìn)一步降低了和空氣接觸的幾率；有效的提升了固態(tài)電解質(zhì)膜的空氣穩(wěn)定性。同時(shí)，本申請通過限定固態(tài)電解質(zhì)膜滿足在不同條件下的離子電導(dǎo)率范圍以及差值范圍，能夠進(jìn)一步保證固態(tài)電解質(zhì)膜的空氣穩(wěn)定性。另外，固態(tài)電解質(zhì)膜中將纖維絲引入作為三維電解質(zhì)骨架的一部分，能夠有效的提升固態(tài)電解質(zhì)膜的機(jī)械性能。后續(xù)將該固態(tài)電解質(zhì)膜應(yīng)用于固態(tài)電池的制備中時(shí)，得到的固態(tài)電池具有較高的容量和優(yōu)異的循環(huán)性能。

技術(shù)特征：

1.一種固態(tài)電解質(zhì)膜，其特征在于，所述固態(tài)電解質(zhì)膜包括三維電解質(zhì)骨架和聚合物，所述三維電解質(zhì)骨架包括纖維絲和在纖維絲表面上的硫化物固態(tài)電解質(zhì)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)電解質(zhì)膜，其特征在于，所述纖維絲和硫化物固態(tài)電解質(zhì)的質(zhì)量比為(3～7)：(3～7)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)電解質(zhì)膜，其特征在于，所述三維電解質(zhì)骨架和聚合物的質(zhì)量比為(70～85)：(15～30)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)電解質(zhì)膜，其特征在于，所述纖維絲包括木質(zhì)素、纖維素、硫酸鹽木質(zhì)素、有機(jī)溶劑處理后的改性木質(zhì)素、水解后的改性木質(zhì)素、熱解后的改性木質(zhì)素中的至少一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)電解質(zhì)膜，其特征在于，所述纖維絲的平均直徑為0.5～20μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)電解質(zhì)膜，其特征在于，所述硫化物固態(tài)電解質(zhì)包括li6ps4.5cl1.5、li6ps5cl、li3ps4、li7p3s11、li2p2s5中的至少一種；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固態(tài)電解質(zhì)膜，其特征在于，所述聚合物的粘均分子量為10萬～60萬。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)電解質(zhì)膜，其特征在于，所述固態(tài)電解質(zhì)膜的厚度為10～40μm。

9.一種固態(tài)電池，其特征在于，包括正極、負(fù)極和如權(quán)利要求1～8任一項(xiàng)所述的固態(tài)電解質(zhì)膜。

10.一種用電裝置，其特征在于，包括如權(quán)利要求9所述的固態(tài)電池。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種固態(tài)電解質(zhì)膜、固態(tài)電池及用電裝置，屬于電池技術(shù)領(lǐng)域。本申請?zhí)峁┑墓虘B(tài)電解質(zhì)膜包括三維電解質(zhì)骨架和聚合物，所述三維電解質(zhì)骨架包括纖維絲基底和在纖維基底絲表面上原位生長的硫化物固態(tài)電解質(zhì)；所述固態(tài)電解質(zhì)膜滿足：A1?A2≤0.4且A1≥1.5；其中，A1mS/cm為固態(tài)電解質(zhì)膜在25℃、水含量＜0.1ppm、氧含量＜0.1ppm的環(huán)境下60min的離子電導(dǎo)率；A2mS/cm為固態(tài)電解質(zhì)膜在25℃、相對濕度50％的環(huán)境下60min的離子電導(dǎo)率。本申請?zhí)峁┑墓虘B(tài)電解質(zhì)膜具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和離子電導(dǎo)率，對應(yīng)制備得到的到固態(tài)電池具有較好的容量和優(yōu)異的循環(huán)性能。

技術(shù)研發(fā)人員：盧璽文,蘇浩東,熊偉強(qiáng),梁子騰,袁康,馮靜,龔洋洋,黃凱昇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：欣旺達(dá)動(dòng)力科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2