[发明专利]一种锂离子电池固态电解质及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池固态电解质。

背景技术

当前多数商品化锂离子电池所使用的电解质主要为有机电解液，使用有机电解液的锂离子电池在使用时存在漏液安全隐患。并且由于电解质是液态，致使这类锂电池很难加工成薄型，从而限制了其应用范围。

随着越来越多的研究者投入到锂离子电池安全及应用方面的研究，固态电解质逐渐显露出优于传统电解液的特性，如何开发具有高锂离子电导率和机械加工性能的固态电解质成为目前研究锂离子电池的热点之一。

这方面的研究目前主要集中在两点：一是以聚合物为主体添加锂盐的固态电解质，如使用聚氧乙烯并加入一定量锂盐的电解质（专利CN101075674A）；另一种是以无机锂离子导电晶体为主体的固态电解质，如具有Li_1+x+yAl_xTi_2-xSi_yP_3-yO₁₂主晶相的无机固态电解质（CN101103485A）。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可薄型化的高安全特性的锂离子电池固态电解质。

为了解决上述技术问题，本发明一种锂离子电池固态电解质，包括下述组分，按质量百分比组成：

聚氧乙烯和/或聚氧乙烯衍生物10%-90%

无机有机杂化框架5%-80%

锂盐1%-20%，各组质量百分之和为100%；

所述无机有机杂化框架选自金属有机框架（MOF）、共价-有机框架（COF）、沸石-咪唑框架（ZIF）中的一种。

本发明一种锂离子电池固态电解质中，所述锂离子电池固态电解质的组分中还包含占所述锂离子电池固态电解质总量0%-20%的无机填料；所述无机填料选自Al₂O₃、TiO₂、ZnO、MgO、LiAlO₂、SiO₂、Fe₂O₃、BaTiO₃、ZrO₂、Li₃N、LiAlO₂、LiAg₄I₅、Li_4-xMg_xSiO₄、Li_4-xCa_xSiO₄中的一种。

本发明一种锂离子电池固态电解质中，所述锂离子电池固态电解质的组分中还包含占所述锂离子电池固态电解质总量0%-50%的共聚物；所述共聚物选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚环氧丙烷、聚丙烯腈、聚偏四氟乙烯、聚氯乙烯、缩水甘油醚、聚硅氧烷、聚乙炔甲基醚和聚乙烯亚胺中的一种。

本发明一种锂离子电池固态电解质中，所述无机有机杂化框的尺寸范围为5nm-10μm。

本发明一种锂离子电池固态电解质中，所述无机有机杂化框架为改性无机有机杂化框架；所述改性是将所述无机有机杂化框架与塑化剂和改性锂盐共混均匀后得到的固态物质。

本发明一种锂离子电池固态电解质中，所述塑化剂选自碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸甲乙酯（EMC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）中的一种或两种。

本发明一种锂离子电池固态电解质中，所述改性锂盐选自异丙醇锂（LiOCH(CH₃)₂）、LiBF₄、LiPF₆、LiCF₃SO₃、LiN(CF₃SO₂)₂、LiC(SO₂CF₃)₃、二（苯邻二酚）硼酸酯锂、双-[1,2-四（三氟甲基）乙烯二氧桥基（2-）-O-O’]硼酸酯锂和双草酸硼酸酯锂（LiBOB）、二异丙胺锂（LDA）、LiAsF₆、LiClO₄中的一种。