[发明专利]一种复合固态聚合物电解质及全固态锂电池

权利要求书

1.一种复合固态聚合物电解质，组成为：有机微纳米多孔颗粒和具有导锂能力的聚合物、锂盐；其特征在于：所述复合固态聚合物电解质是以有机微纳米多孔颗粒为填料，有机填料与聚合物基体间具有天然的相容性；有机微纳米多孔颗粒在电解质中的质量分数为1%～50 %，具有导锂离子能力的聚合物在电解质中的质量分数为30 %～80 %，锂盐在电解质中的质量分数为15 %～50 %；

所述有机微纳米多孔颗粒为葫芦脲(cucurbit[n]uril, CB[n])家族；包括：CB[5]、CB[6]、CB[7]、CB[8]、CB[10] ；

所述具有导锂离子能力的聚合物为聚醚类聚合物、聚胺类聚合物、聚硫醚类聚合物、聚丙烯酸酯类聚合物和聚丙烯腈类聚合物的一种。

2.根据权利要求1所述的复合固态聚合物电解质，其特征在于，所述锂盐为高氯酸锂（LiClO₄）、六氟砷酸锂（LiAsF₆）、四氟硼酸锂（LiBF₄）、六氟磷酸锂（LiPF₆）、双三氟甲基磺酰亚胺锂（LiTFSI）、双氟磺酰亚胺锂（LiFSI）、三氟甲基磺酸锂（LiCF₃SO₃）、双草酸硼酸锂（LiBOB）、二氟草酸硼酸锂（LiDFOB）其中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的复合固态聚合物电解质，其特征在于电化学窗口达到4.2 V～5 V。

4.根据权利要求1所述的复合固态聚合物电解质，其特征在于，所述复合固态聚合物电解质与锂基负极在60 ℃下的界面阻抗≤75 Ω。

5.如权利要求1所述的复合固态聚合物电解质的制备方法，包括熔融热压法和溶液浇铸法：

熔融热压法：首先，在氩气手套箱中将有机微纳米多孔颗粒，具有导锂离子能力的聚合物和锂盐充分混合后，在真空干燥箱中60～100 ℃放置5～12 h，然后转移到聚四氟乙烯模具中，在40～100 ℃、1 MPa～15 MPa压力下保压 10 min～10 h后，得到厚度为30～100 μm的复合固态聚合物电解质；

溶液浇铸法：首先，在氩气手套箱中将有机微纳米多孔颗粒，具有导锂离子能力的聚合物和锂盐溶解在乙腈中，搅拌10～48 h 得到均匀的粘稠溶液，然后将该溶液浇铸到聚四氟乙烯模具中，室温干燥20～50 h，20～55 ℃真空干燥24～72 h除去残留溶剂，得到厚度为30～100 μm的复合固态聚合物电解质。

6.一种全固态锂电池，由正极、负极和介于正极与负极间的电解质构成，其特征在于：电解质采用权利要求1-5所述的复合固态聚合物电解质，正极包括：正极集流体、正极活性材料、正极导电剂、具有导锂离子能力的聚合物和锂盐；负极为金属锂片、金属锂合金中的一种。

7.如权利要求6中所述的全固态锂电池，其特征在于所述正极活性材料为锰酸锂（LiMn₂O₄）、钴酸锂（LiCoO₂）、磷酸铁锂（LiFePO₄）、镍酸锂（LiNiO₂）、磷酸锰铁锂LiFe_0.2Mn_0.8PO₄、镍锰酸锂LiNi_0.5Mn_1.5O₄或镍钴锰三元材料之中的一种。