通过调节pH改性固态电解质浆料的方法及应用与流程

专利检索2026-08-23  15


本发明涉及新能源电池材料,尤其涉及一种通过调节ph改性固态电解质浆料的方法及应用。


背景技术:

1、众所周知,动力电池是新能源汽车的核心部分,其中锂离子电池在成本、能量密度方面具有明显的优势,能够大幅度提升新能源汽车经济性和使用的便利性,在动力电池领域占统治地位。但近期新能源汽车的安全事件时有发生,究其根本原因,现在的溶液型电解液为易燃有机物体系,且电化学窗口窄。采用固态电解质具有电化学窗口宽,热稳定性高的优势,不仅可以从根本上解决锂离子电池的安全性问题,同时大大简化制造封装工艺,提高电池的能量密度,相较于现有正负极体系下比能量密度可以提升20%~50%,可靠性和设计自由度更高。

2、固态电解质是离子固态电池倍率性能、安全性能和循环性能等性能的关键,现有固态电解质体系尚未完善。其中,掺杂型nasicon固态电解质li1+xm(3/a)xt i2-x(po4)3因为其较高的离子电导率被广泛看好,但是随着li1+xm(3/a)xt i2-x(po4)3粒度的降低,水解产生大量亲水的的磷酸基团,大大提升材料本身的吸水性,而水分的提高,会和电解液反应,生成有害气体和强酸,不仅损耗了电解液的有效成分,气体电池内部的压力也会变大,从而引起电池受力变形,强酸会腐蚀电池的部件,导致电池的电性能和安全性能的下降。


技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种通过调节ph改性固态电解质浆料的方法及应用。通过有目的的加入改性化合物材料,使得固态电解质li1+xm(3/a)xti2-x(po4)3在低粒度的情况下的亲水性得到改善,提高固态电解质浆料的离子循环性能,又不会产生其它会影响电池性能的副作用。

2、为此,第一方面,本发明实施例提供了一种通过调节ph改性固态电解质浆料的方法,所述方法包括:

3、按照改性固态电解质浆料总质量份数,将0wt%-20wt%的润湿分散剂和39wt%-89wt%的溶剂按所需比例加入到预搅拌罐中,以1000rpm-5000rpm的分散速度分散0.5小时-1.5小时,再将10wt%-60wt%的固态电解质材料加入搅拌罐,以1000rpm-5000rpm的分散速度分散0.5小时-1.5小时,得到均匀的浆料;对浆料进行超声处理,时间为0.5小时-1.0小时,超声频率为1-10khz,得到第一浆料;

4、将分散好第一浆料加入砂磨机进行砂磨,得到第二浆料,砂磨时间为0.5小时-10小时,使得砂磨后第二浆料中颗粒的粒径在5-500nm之间,所述第二浆料的ph在3-6之间;

5、按照所需比例将0.6wt%-10wt%的改性化合物材料加入第二浆料中,以1000rpm-5000rpm的分散速度分散0.5小时-1.5小时,得到第三浆料,所述第三浆料的ph在7±0.5之间;

6、将第三浆料过滤后,加入0.05wt%-20wt%的粘结剂进行搅拌分散,得到第四浆料;其中,搅拌速度为10rpm-50rpm,分散速度为1000rpm-5000rpm;

7、对第四浆料进行超声处理,时间为0.5小时-1.0小时,超声频率为1-10khz,得到所需改性固态电解质浆料。

8、优选的,所述固态电解质材料为nasicon型固态电解质li1+xm(3/a)xti2-x(po4)3,其中m为al、mn、zr、la、zn、mg、si、nb、ta、ca、fe中的一种,其中0.01≤x≤0.5,a是m的化合价态;固态电解质材料的粒径在1nm-1500nm之间。

9、优选的,所述固态电解质材料和改性化合物的质量比在1:10-100:1。

10、优选的,所述润湿分散剂包括:聚丙烯酸铵盐、聚二甲基硅氧烷、聚醚改性硅氧烷、聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脂肪醇醚、月桂醇硫酸钠、聚乙二醇、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、六偏磷酸钠、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种;

11、所述粘结剂包括:聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、羧甲基纤维素钠、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、丁苯橡胶、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺或丙烯酸酯类粘结剂中的一种或多种;

12、所述溶剂包括:去离子水、n-甲基吡咯烷酮、酒精、二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、异丙醇中的一种或多种混合。

13、优选的,所述改性化合物材料包括碳酸锂、氢氧化锂、碳酸钠、氢氧化钠、碳酸氢钠等中的一种或几种。

14、第二方面,本发明实施例提供了一种第一方面所述的通过调节ph改性固态电解质浆料的方法得到的改性固态电解质浆料。

15、第三方面,本发明实施例提供了一种第二方面所述的改性固态电解质浆料的应用,所述改性固态电解质浆料应用于正极添加剂、负极添加剂、隔膜涂覆浆料或制备电解质层。

16、本发明实施例提供的通过调节ph改性固态电解质浆料的方法,通过有目的的加入改性化合物材料,使得固态电解质li1+xm(3/a)xti2-x(po4)3在低粒度的情况下的亲水性得到改善。通常随着电解质的粒度被研磨的越来越低,电解质水解产生大量亲水的磷酸基团,ph随之降低,大大提升材料本身的亲水性,而加入本发明的改性化合物材料后,亲水的磷酸基团转化为亲水性差的磷盐,通过将浆料的ph控制在7±0.5之间,从而降低了材料的亲水性,提高固态电解质浆料的离子循环性能,又不会产生其它会影响电池性能的副作用。



技术特征:

1.一种通过调节ph改性固态电解质浆料的方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述固态电解质材料为nasicon型固态电解质li 1+xm(3/a)xti2-x(po4)3,其中m为al、mn、zr、la、zn、mg、si、nb、ta、ca、fe中的一种,其中0.01≤x≤0.5,a是m的化合价态;固态电解质材料的粒径在1nm-1500nm之间。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述固态电解质材料和改性化合物的质量比在1:10-100:1。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述润湿分散剂包括:聚丙烯酸铵盐、聚二甲基硅氧烷、聚醚改性硅氧烷、聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脂肪醇醚、月桂醇硫酸钠、聚乙二醇、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、六偏磷酸钠、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种;

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述改性化合物材料包括碳酸锂、氢氧化锂、碳酸钠、氢氧化钠、碳酸氢钠等中的一种或几种。

6.一种上述权利要求1-5任一所述的通过调节ph改性固态电解质浆料的方法得到的改性固态电解质浆料。

7.一种上述权利要求6所述的改性固态电解质浆料的应用,其特征在于,所述改性固态电解质浆料应用于正极添加剂、负极添加剂、隔膜涂覆浆料或制备电解质层。


技术总结
本发明实施例涉及一种通过调节pH改性固态电解质浆料的方法及应用。按照改性固态电解质浆料总质量份数,将润湿分散剂和溶剂按所需比例加入到预搅拌罐中分散,再将固态电解质材料加入搅拌罐进行分散,得到均匀的浆料;对浆料进行超声处理,得到第一浆料;将分散好第一浆料加入砂磨机进行砂磨,得到第二浆料,砂磨后第二浆料中颗粒的粒径在5‑500nm之间,第二浆料的pH在3‑6之间;按照所需比例将改性化合物材料加入第二浆料中分散得到第三浆料,第三浆料的pH在7±0.5之间;将第三浆料过滤后,加入粘结剂进行搅拌分散,得到第四浆料;对第四浆料进行超声处理,得到所需改性固态电解质浆料。

技术研发人员:史晶,罗飞,陆浩,刘柏男,石永明
受保护的技术使用者:溧阳天目先导电池材料科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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