[发明专利]一种复合固态聚合物电解质薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种复合固态聚合物电解质薄膜，包括薄膜本体以及电解质，所述电解质在所述薄膜本体的表面形成电解质层，所述电解质按质量分数包括以下组分：陶瓷离子导体粉体，5％‑60％；锂盐，10％‑40％；具有导锂能力的聚合物，20％‑80％。本发明还公开了一种复合固态聚合物电解质薄膜的制备方法。

技术领域

本发明涉及锂电池的固态电解质等领域，具体为一种复合固态聚合物电解质薄膜及其制备方法。

背景技术

近年来，随着新能源汽车、智能电网、无人机等的发展，人们对高安全性能，高能量密度的储能器件需求更加迫切。具有比能量高、比功率高、循环性好、无环境污染等优点的锂离子电池被认为是最佳选择。然而，目前商用锂离子电池普遍采用LiPF6的碳酸酯溶液作为有机液态电解质。由于此类电池中含有易挥发的易燃性液态有机物，因而存在着火、爆炸等安全隐患；采用凝胶电解质可以降低安全隐患，但是不能根本解决安全问题。

与传统锂离子电池相比，固态锂离子电池用固态电解质取代有机电解液和凝胶电解质，由于其不含任何液态有机溶剂，有望彻底解决锂离子电池的安全问题。同时还可以解决传统锂离子电池能量密度低、使用寿命短以及个性化设计需求等的问题，是未来大容量新型储能元器件的发展方向。

在全固态电解质材料中，聚合物与锂盐混合制备的薄膜可以发挥隔膜和电解液的作用。其中聚氧化乙烯(PEO)是一种常用的聚合物电解质材料。然而，聚氧化乙烯(PEO)基聚合物电解质存在室温电导率偏低(10^-6S/cm-10^-8S/cm)，电化学窗口较窄的缺陷(3.8V vsLi+/Li)，且粘度大，加工不便等。

发明内容

本发明的目的是：提供一种复合固态聚合物电解质薄膜，能够克服现有技术中的至少一种缺陷。

实现上述目的的技术方案是：一种复合固态聚合物电解质薄膜，包括薄膜本体以及电解质，所述电解质在所述薄膜本体的表面形成电解质层，所述电解质按质量分数包括以下组分：陶瓷离子导体粉体，5％-60％；锂盐，10％-40％；具有导锂能力的聚合物，20％-80％。

在本发明一较佳的实施例中，所述复合固态聚合物电解质薄膜的厚度范围为10μm-100μm。

在本发明一较佳的实施例中，所述复合固态聚合物电解质薄膜的电导率范围10^-5S/cm-10^-4S/cm，电化学窗口范围为4.8V-5.8V。

在本发明一较佳的实施例中，所述陶瓷离子导体粉体包含Li₇La₃Zr₂O₁₂、Li_xLa_2/3-xTiO₃、Li_1+xAl_xTi_2-x(PO4)₃、LiAlO₂、Li_7-xLa₃Zr_2-xM_xO₁₂中的至少一种；其中，M＝Ta或Nb，0.25﹤X﹤2。

在本发明一较佳的实施例中，所述锂盐包含高氯酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟甲基磺酸锂、双亚胺锂、三甲基锂、双草酸硼酸锂中的至少一种。

在本发明一较佳的实施例中，所述具有导锂能力的聚合物为聚氧化乙烯。

在本发明一较佳的实施例中，所述薄膜本体包括多孔的无纺膜、玻璃纤维和多孔隔膜中的一种。

本发明的第二目的是：提供一种制备所述的复合固态聚合物电解质薄膜的方法。