本申請(qǐng)要求基于2022年5月31日提交的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第10-2022-0066951號(hào)和2023年5月31日提交的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第10-2023-0070146號(hào)的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，其全部?jī)?nèi)容作為本說(shuō)明書(shū)的一部分并入。本發(fā)明涉及一種復(fù)合固體電解質(zhì)的制備方法。

背景技術(shù)：

1、由于使用液體電解質(zhì)的鋰離子電池具有負(fù)極和正極被隔膜隔開(kāi)的結(jié)構(gòu)，因此如果隔膜因變形或外部沖擊而損壞，則可能發(fā)生短路，這可能導(dǎo)致諸如過(guò)熱或爆炸等危險(xiǎn)。因此，可以說(shuō)在鋰離子二次電池領(lǐng)域中開(kāi)發(fā)能夠確保安全性的固體電解質(zhì)是一項(xiàng)非常重要的任務(wù)。

2、使用固體電解質(zhì)的鋰二次電池具有提高電池的安全性、防止電解液泄漏、提高電池的可靠性并且易于制造薄型電池的優(yōu)點(diǎn)。另外，由于鋰金屬可用作負(fù)極，因此可提高能量密度，因此有望應(yīng)用于電動(dòng)車(chē)輛用高容量二次電池以及小型二次電池，并且作為下一代電池備受關(guān)注。

3、在固體電解質(zhì)中，固體聚合物電解質(zhì)可使用由離子導(dǎo)電材料制成的聚合物材料或無(wú)機(jī)材料(例如具有離子傳導(dǎo)性的氧化物或硫化物)，并且還提出了聚合物材料與無(wú)機(jī)材料混合的復(fù)合固體電解質(zhì)。

4、這種常規(guī)復(fù)合固體電解質(zhì)通過(guò)以下過(guò)程來(lái)制備：制備混合并分散有聚合物和無(wú)機(jī)材料的溶液或漿料，然后通過(guò)溶液流延將該溶液流延在基材上并將其在高溫下干燥。然而，常規(guī)復(fù)合固體電解質(zhì)的制備技術(shù)存在以下限制：由于無(wú)機(jī)顆粒在復(fù)合固體電解質(zhì)中的均勻分散不順利，在復(fù)合固體電解質(zhì)中形成無(wú)機(jī)顆粒的不均勻分布，因此難以制備具有改進(jìn)的離子電導(dǎo)率的復(fù)合固體電解質(zhì)。

5、為了克服常規(guī)復(fù)合固體電解質(zhì)的這些限制，存在對(duì)能夠提高均勻分散有聚合物和無(wú)機(jī)材料的復(fù)合固體電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率并且能夠進(jìn)行連續(xù)工序的復(fù)合固體電解質(zhì)的制備方法的技術(shù)開(kāi)發(fā)的需求。

6、[現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]

7、[專(zhuān)利文獻(xiàn)]

8、(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)10-2017-0045011號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、技術(shù)問(wèn)題

2、本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種能夠提高離子電導(dǎo)率并進(jìn)行連續(xù)工序的復(fù)合固體電解質(zhì)的制備方法。

3、另外，本發(fā)明的另一目的在于提供一種包括通過(guò)上述制備方法制備的復(fù)合固體電解質(zhì)的全固態(tài)電池。

4、技術(shù)方案

5、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種復(fù)合固體電解質(zhì)的制備方法，其包括以下工序：

6、(1)通過(guò)混合作為uv固化性聚合物的第一聚合物、光引發(fā)劑和陶瓷化合物來(lái)制備第一復(fù)合物層的第一工序；

7、(2)通過(guò)燒結(jié)所述第一復(fù)合物層來(lái)制備陶瓷離子導(dǎo)體的第二工序；以及

8、(3)將所述陶瓷離子導(dǎo)體層用含有第二聚合物和鋰鹽的組合物涂覆并固化以制備第二復(fù)合物層的第三工序，

9、其中，所述第一工序至第三工序連續(xù)進(jìn)行。

10、另外，本發(fā)明提供了一種通過(guò)本發(fā)明的制備方法制備的復(fù)合固體電解質(zhì)，其包括：含有陶瓷化合物的陶瓷離子導(dǎo)體層；第二聚合物；以及鋰鹽。

11、另外，本發(fā)明提供了一種全固態(tài)電池，其含有通過(guò)本發(fā)明的制備方法制備的復(fù)合固體電解質(zhì)。

12、有益效果

13、本發(fā)明的復(fù)合固體電解質(zhì)的制備方法可以通過(guò)形成含有作為uv固化性聚合物的第一聚合物和陶瓷化合物的陶瓷離子導(dǎo)體來(lái)有效地改善鋰離子的離子傳導(dǎo)，并且可以通過(guò)使用陶瓷離子導(dǎo)體來(lái)提高復(fù)合固體電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率。

14、另外，本發(fā)明的復(fù)合固體電解質(zhì)的制備方法可以以連續(xù)工序制備復(fù)合固體電解質(zhì)，并且能夠大規(guī)模生產(chǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種復(fù)合固體電解質(zhì)的制備方法，其包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合固體電解質(zhì)的制備方法，其中，所述第一聚合物包括選自由聚異氰脲酸酯(pir)、環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯、聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)組成的組中的一種以上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合固體電解質(zhì)的制備方法，其中，所述陶瓷化合物包括選自由鋰鑭鋯氧化物(llzo)類(lèi)、鋰硅鈦磷酸鹽(lstp)類(lèi)、鋰鑭鈦氧化物(llto)類(lèi)、鋰鋁鈦磷酸鹽(latp)類(lèi)、鋰鋁鍺磷酸鹽(lagp)類(lèi)和鋰鑭鋯鈦氧化物(llzto)類(lèi)化合物組成的組中的一種以上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合固體電解質(zhì)的制備方法，其中，基于1重量份的所述第一聚合物，所述陶瓷化合物的含量為1重量份以上且小于10重量份。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合固體電解質(zhì)的制備方法，其中，基于所述第一聚合物的含量，所述光引發(fā)劑的含量為1至5重量％。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合固體電解質(zhì)的制備方法，其中，所述陶瓷離子導(dǎo)體層包括所述第一聚合物與所述陶瓷化合物之間的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合固體電解質(zhì)的制備方法，其中，所述第二聚合物包括選自由聚乙烯醇(pva)、聚環(huán)氧乙烷(peo)、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚(4-苯乙烯磺酰基(三氟甲基磺?；?亞胺)(pstfsi)、聚氨酯、尼龍、聚二甲基硅氧烷、明膠、甲基纖維素、瓊脂、葡聚糖、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、淀粉-羧甲基纖維素、透明質(zhì)酸-甲基纖維素、殼聚糖、聚(n-異丙基丙烯酰胺)和氨基封端的聚乙二醇(氨基封端的peg)組成的組中的一種以上。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合固體電解質(zhì)的制備方法，其中，所述鋰鹽包括選自由lino3、lioh、licl、libr、lii、liclo4、libf4、lib10cl10、lipf6、licf3so3、licf3co2、liasf6、lisbf6、lialcl4、ch3so3li、cf3so3li、liscn、lic(cf3so2)3、(cf3so2)2nli和(fso2)2nli組成的組中的一種以上。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合固體電解質(zhì)的制備方法，其中，所述第一工序包括以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的復(fù)合固體電解質(zhì)的制備方法，其中，在步驟(1-4)之后，還包括通過(guò)將包括第一復(fù)合物層的所述基材膜轉(zhuǎn)移到熱老化區(qū)來(lái)對(duì)包括第一復(fù)合物層的所述基材膜進(jìn)行熱老化的步驟。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的復(fù)合固體電解質(zhì)的制備方法，其中，所述熱老化在50℃至100℃下進(jìn)行。

12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的復(fù)合固體電解質(zhì)的制備方法，其中，在步驟(1-5)之后，所述第二工序包括以下步驟：

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的復(fù)合固體電解質(zhì)的制備方法，其中，所述燒結(jié)在800℃至1300℃下進(jìn)行。

14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的復(fù)合固體電解質(zhì)的制備方法，其中，在步驟(2-2)之后，所述第三工序包括以下步驟：

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的復(fù)合固體電解質(zhì)的制備方法，其中，所述固化是熱固化或紫外線(xiàn)固化。

16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合固體電解質(zhì)的制備方法，其中，鋰([li])與所述第二聚合物的摩爾濃度([g])的摩爾比為0.1至0.5。

17.一種通過(guò)權(quán)利要求1所述的制備方法制備的復(fù)合固體電解質(zhì)，其包括：含有陶瓷化合物的陶瓷離子導(dǎo)體層；第二聚合物；以及鋰鹽。

18.一種全固態(tài)電池，其包括通過(guò)權(quán)利要求1所述的制備方法制備的復(fù)合固體電解質(zhì)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明形成包含作為紫外線(xiàn)固化性聚合物的第一聚合物和陶瓷化合物的陶瓷離子導(dǎo)體，從而可以有效地改善鋰離子的離子電導(dǎo)率，并且可以通過(guò)使用陶瓷離子導(dǎo)體來(lái)提高復(fù)合固體電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率。另外，本發(fā)明可以通過(guò)連續(xù)工序制備復(fù)合固體電解質(zhì)，并且能夠大規(guī)模生產(chǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：南星鉉,韓蕙恩,金東規(guī)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：株式會(huì)社LG新能源
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9