[发明专利]一种耐高温锂电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐高温锂电池的制备方法。

背景技术

锂电池由正负极、电解质以及聚合物隔离膜组成。针对不同的电解质材料，隔离膜材料也不尽相同，目前最常见的锂电池采用液态电解质，所采用的隔离膜为聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)单层微孔膜，以及由PP和PE复合的多层微孔膜作为隔离膜，此类隔离膜生产工艺可按照干法和湿法分为两大类，同时干法又可细分为单向拉伸工艺和双向拉伸工艺，此类隔离膜为需求量最大的一类。但液态电解质锂电池具有一些固有的缺点，如高价格和较低的安全性。通常，这类液体电解质需要密封的金属包覆，这会降低电池的能量密度。另外，由于安全原因，锂电池通常设计为自动排气结构，避免由于内部或外部过热导致内部压力的增加，否则将会导致电池的爆炸或燃烧。这些缺点限制了此类电池在清洁动力和微小柔性等高性能需求领域的应用。

从结构上看，锂离子电池中的液态电解液有可能泄漏而存在安全隐患，固态聚合物电解质取代液态电解质可提高锂电池的安全性。通常的固体聚合物电解质为凝胶态聚合物，是锂溶液和溶剂分散在聚合物隔离膜的孔中而形成的。这类聚合物隔离膜的典型代表包括PEO,PAN,PMMA,及PVDF等。由于这类电解质隔离膜为非挥发类物质，在正常工作条件下不存在泄漏等问题，从本质上要比液态电解质更安全；而且此类固态电解质消除了自动排气机构和封装结构，使得制备柔性电池成为可能，也可以降低电池重量和厚度。全固态凝胶聚合物锂电池指明了未来锂电池发展的主要方向，开发能够满足全固态锂离子聚合物电池使用的隔膜将是大势所趋。

虽然凝胶聚合物电解质比液态电解质在安全性和可制造性等方面有了很大提高，其安全性仍然是潜在的问题之一，这是由于聚合物隔离膜孔隙中存有溶液，在极端条件下会泄漏而导致电池损坏。此外，此类聚合物隔离膜不能够在较宽的温度范围内使用，这是由于凝胶聚合物在较低的温度下存在，高温下会与电池的其他组份或金属反应。电极的不稳定性和较差的循环特征限制了其应用。

发明内容

现有固态凝聚物类锂电池的聚合物隔离膜空隙内易存在溶液会导致电池损坏，并且在高温条件下聚合物隔离膜会与电池的其他组份反应，导致固态凝聚物类锂电池使用的局限性，基于解决上述技术问题，本发明提供一种耐高温锂电池的制备方法。

本发明的技术解决方案：

一种耐高温锂电池的制备方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：1】选用可溶性聚酰亚胺树脂，其中聚酰亚胺环的分子量控制在200-350之间；选择可溶性固态聚碳硅烷粉末，聚碳硅烷分子量控制在1000-2000之间；

2】将聚酰亚胺和聚碳硅烷粉末按质量比70~100:0~30混合，且溶于有机溶剂中形成溶液B；锂离子浓度为0.5-1mol锂离子对应1mol酰亚胺环；

4】将聚合物电解质溶液成型在阴极上，并在高温真空下挥发掉溶剂，形成聚合物电解质薄膜；

5】在聚合物电解质薄膜上制备阳极，封装后制备成锂电池。聚合物电解质的离子导电率大于1*10^-4S/cm，步骤3】中的锂离子盐为LiCl、LiBr、LiI、LiClO₄、LiAsF₆、LiCF₃SO₃、LiBF₄,LiPF₆、LiTFSi中的一种或多种的混合。

聚合物电解质膜制备主要采用通常的制薄工艺，如印刷法，甩胶法，涂刷法等。

有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮（NMP）、二甲基乙酰胺（DMAc）和二甲基甲酰胺(DMF)中的一种或多种的混合。

本发明所具有的优点：

1、聚酰亚胺具有良好的耐高温性能，聚碳硅烷的加入进一步提高了电池的高温性能，本发明采用可溶性聚酰亚胺树脂与可溶性固态聚碳硅烷混合粉体，制备新型聚合物锂离子隔离膜，并复合锂离子电解液，形成新型的全固态聚合物隔离膜。在保持了凝胶态聚合物电解质优点的基础上，有效地克服了相关的缺点，并有效提高了聚合物离子电导率，同时提高了电解质膜的机械强度和薄膜的离子导电性能，保证电池在较宽的温度范围内使用。如表1所示，为本发明锂电池在不同温度下的导电率。

2、本发明的锂离子电池容易制备，在宽的温度范围内具有良好的可靠性以及存储和循环特性，可以满足锂电池在清洁动力和微小柔性等高端需求领域的需求。

3、由于聚酰亚胺和聚碳硅烷采用热固成型，可制备复杂异型的结构，因此可制备薄膜电池和异型电池。

具体实施方式