[发明专利]SPEEK固态电解质与其制备方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种电解质与其制备方法，且特别是有关于一种固态电解质与其制备方法。

背景技术

锂离子二次电池(以下简称锂电池)具有工作电压高、能量密度大、重量轻巧、寿命长等优点，目前已大量运用于消费性电子产品以及部分高功率产品中。一般来说，锂电池中可使用液态或固态电解质。

锂电池所使用的电解质种类可分为液态电解质与固态电解质。虽然液态电解质具有较高的离子导电度，但是液态电解质容易漏出，因此需要较为复杂的封装结构。也因此，使用液态电解质的锂电池的尺寸是难以减少的。

相较之下，使用固态电解质的锂电池(又称固态薄膜电池)则无漏液之虞，使用上安全性较高。此外，固态薄膜电池的厚度仅约1-20μm，因此可依需求制成任何尺寸与外形。再者，固态薄膜电池的功率密度高、循环充放电次数可达数千次，又可于高温环境下充放电。正因为固态薄膜电池具有以上特性，目前已将其运用于IC卡、软性电子产品以及生医产品等需要薄型可挠式电源的领域中。

在固态薄膜电池的研发领域中，主要的目标包括提高固态电解质的能量密度、增加充放电循环性、提升机械强度与改进热稳定性。

发明内容

因此，本发明的一态样是在提供一种SPEEK固态电解质，其导电度的25-80℃热变化率为小于80%，其电容量的25-80℃热变化率为小于110%。

上述的SPEEK固态电解质包含磺酸化聚醚醚酮、锂盐与极性非质子溶剂。

依据一实施例，上述的磺酸化聚醚醚酮分子量为10,000-50,000Da。

依据另一实施例，上述的锂盐为LiClO₄、LiBF₄、LiPF₆、LiAsF₆、LiCF₃SO₃、LiN(CF₃SO₃)₂、LiBr或上述的任意组合。

依据又一实施例，上述的锂盐与磺酸化聚醚醚酮的重量比最多为2。

依据再一实施例，上述的极性非质子溶剂为二甲基亚砜(Dimethyl sulfoxide;DMSO)、N-甲基吡咯酮(N-methyl pyrrolidinone;NMP)、二甲基甲酰胺(Dimethyl formamide;DMF)、二甲基乙酰胺(dimethylacetamide;DMAc)或是上述溶剂的任意组合。

依据再一实施例，上述的极性非质子溶剂的含量最多为40wt%。

依据再一实施例，上述的SPEEK固态电解质还包含一锂盐溶液。上述的锂盐溶液系经由浸泡而附着于该SPEEK固态电解质之上或进入该SPEEK固态电解质之中。

依据再一实施例，上述的锂盐溶液的溶剂为水、碳酸乙烯酯(ethylene carbonate;EC)、碳酸甲乙酯(ethyl methyl carbonate;EMC)、碳酸二甲酯(dimethyl carbonate;DMC)或碳酸丙烯酯(propylene carbonate;PC)。

依据再一实施例，上述的锂盐溶液的锂盐为LiOH、LiNO₃、Li₂SO₄、LiClO₄、LiCF₃SO₃、LiN(CF₃SO₃)₂或上述的任意组合。

本发明的另一态样，提供上述的各种SPEEK固态电解质的制备方法。上述的SPEEK固态电解质的制备方法包含下述步骤。

首先，制备一磺酸化聚醚醚酮溶液，让上述的磺酸化聚醚醚酮溶解于上述的极性非质子溶剂中。然后，让上述的锂盐溶解于上述的磺酸化聚醚醚酮溶液中，以形成SPEEK电解质溶液。接着，涂布SPEEK电解质溶液于一基材上，再干燥的，以形成上述的SPEEK固态电解质层。

依据一实施例，上述的干燥步骤的温度为60-120℃，干燥时间为最多72小时。

依据另一实施例，上述的SPEEK固态电解质的制备方法还包含将干燥后的SPEEK固态电解质层浸泡在上述的锂盐溶液中，持续1-60秒。

依照上述方法所得的SPEEK固态电解质的导电度与电容量将可具有良好的热稳定性，使其可适用于需要高温操作的各种相关电子产品的应用上。