[发明专利]聚合物复合材料固态电解质及其制备方法

权利要求书

1.一种聚合物复合材料固态电解质，其特征在于，由水性聚合物、锂盐、无机纳米粒子和多异氰酸酯诸原料组份组合而成，各原料组份按照组份干质量百分比配比如下：

水性聚合物                      40.0-80.0 wt%

锂盐                            15.0-40.0 wt%

无机纳米填料                    2.0-10.0 wt%

多异氰酸酯                       3.0-10.0 wt%。

2.根据权利要求1所述聚合物复合材料固态电解质，其特征在于：水性聚合物是聚乙烯醇、聚醋酸乙烯－乙烯乳胶粉和羧甲基纤维素中的任意一种或任意几种的混合物。

3.根据权利要求1或2所述聚合物复合材料固态电解质，其特征在于：锂盐是高氯酸锂、碳酸锂、硫酸锂和硝酸锂中的任意一种或任意几种的混合物。

4.根据权利要求1或2所述聚合物复合材料固态电解质，其特征在于：无机纳米填料是粒径小于100纳米的二氧化硅、二氧化钛和碳酸钙中的任意一种纳米粒子填料或任意几种纳米粒子填料的混合物。

5.根据权利要求1或2所述聚合物复合材料固态电解质，其特征在于：多异氰酸酯为可水分散聚合多异氰酸酯和平均官能度不小于2.85的高官能度聚合多异氰酸酯中的任意一种或其二者的混合物。

6.一种权利要求1所述聚合物复合材料固态电解质的制备方法，其特征在于，基于水溶液浇铸法，各原料组份按照组份干质量百分比配比，使用60～80wt%的水性聚合物、10～40wt%的锂盐、2.0～8.0 wt%的无机纳米填料和2.0～8.0 wt%的多异氰酸酯交联剂作为原料制备聚合物复合材料固态电解质，具体步骤为：

a．将水性聚合物和去离子水据1:10的质量配比加入反应釜中，缓慢升温至60-95℃，机械搅拌1-2小时使其变为分布均匀的水性聚合物溶液；

b．降温至50℃，并向在所述步骤a中制备的水性聚合物溶液中加入锂盐，进一步机械搅拌2-3小时，使锂盐完全溶解在水性聚合物溶液中；

c．继续降温至30-40℃，将含无机纳米填料的固含量为20 wt %的纳米粒子水性分散液缓缓加入在所述步骤b中制备的溶解锂盐的水性聚合物溶液中，在超声波与机械搅拌的共同作用下，混合2-3小时，使无机纳米填料分散于混合液中；

d．向在所述步骤c中制备的混合液中滴加聚合异氰酸酯，并搅拌15-30分钟；

e．将在所述步骤d中制备的混合液浇注到聚四氟乙烯涂层模具中，在室温下静置48小时后，在真空干燥箱中于30-40℃下干燥72小时，得到电解质膜；

f．将在所述步骤e中干燥后的电解质膜，在140℃条件下高温固化至少24小时后，消除电解质膜中残留的异氰酸酯基团，最终制得厚度为20-60μm的固态电解质薄膜。