[发明专利]一种不燃复合型固态聚合物电解质及其在固态二次电池中的应用

权利要求书

1.一种不燃复合型固态聚合物电解质，其特征在于，包括按质量百分数计的以下各组分：

1%-10%无机快离子导体纳米粒子、

50%-80%聚膦酸酯聚合物、

10%-40%金属盐化合物、

所述无机快离子导体纳米粒子、聚膦酸酯聚合物、金属盐化合物质量百分数之和为100%；所述金属盐化合物为锂盐化合物或钠盐化合物；

无机快离子导体纳米粒子形态为纳米球或一维纳米线，纳米球的平均粒径为10-500纳米，一维纳米线的直径为20-100纳米，长度为100纳米-5.0微米；

所述聚膦酸酯聚合物由甲基二氯氧膦与三元醇或四元醇在体系中Cl与OH的摩尔比为1:1-1.2时聚合所得；

所述聚膦酸酯聚合物由甲基二氯氧膦与三元醇或四元醇在N₂保护下50-80℃反应5-8h制得；

其中聚膦酸酯聚合物为以下Ⅲ、Ⅳ或Ⅴ结构：

其中n=2-50，聚膦酸酯聚合物分子量=100-15000。

2.如权利要求1所述的不燃复合型固态聚合物电解质，其特征在于，所述三元醇为三羟甲基丙烷、丙三醇中的一种，所述四元醇为季戊四醇。

3.如权利要求1所述的不燃复合型固态聚合物电解质，其特征在于，所述无机快离子导体纳米粒子为纳米钛酸镧锂Li_3xLa_(2/3)-xTiO₃且其中0.04<x<0.14、纳米锂镧锆氧Li₇La₃Zr₂O₁₂、纳米锂锗磷硫Li₁₀GeP₂S₁₂、纳米磷酸钛锂LiTi₂(PO₄)₃和纳米锂磷氧氮LiPON中的一种或者几种。

4.如权利要求1所述的不燃复合型固态聚合物电解质，其特征在于，所述锂盐化合物为双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲基磺酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂和双氟磺酰亚胺锂之中的一种或者几种；

所述钠盐化合物为双草酸硼酸钠、二氟草酸硼酸钠、高氯酸钠、六氟磷酸钠、六氟砷酸钠、四氟硼酸钠、三氟甲基磺酸钠、双三氟甲基磺酰亚胺钠和双氟磺酰亚胺钠之中的一种或者几种。

5.如权利要求1所述的不燃复合型固态聚合物电解质，其特征在于，所述固态聚合物电解质由多孔基质膜支撑，所述多孔基质膜为聚丙烯无纺布膜、聚酰亚胺无纺膜、聚芳纶无纺膜、聚芳砜纶无纺膜、聚酯无纺膜、生物质纤维素无纺膜、玻璃纤维膜中的一种。

6.如权利要求1所述的不燃复合型固态聚合物电解质，其特征在于，所述固态聚合物电解质膜厚度为10-100μm；机械强度为1-100MPa，室温离子电导率为1×10^-5S/cm-5×10^-3S/cm，电化学窗口大于3.5VLi⁺/Li或3.2VNa⁺/Na。

7.一种如权利要求1所述的不燃复合型固态聚合物电解质在固态二次锂电池或固态二次钠电池中应用。

8.如权利要求7所述的不燃复合型固态聚合物电解质在固态二次锂电池或固态二次钠电池中应用，其特征在于，所述固态二次锂电池包括正极、负极、复合型固态聚合物电解质；所述正极的活性材料为钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、锰酸锂、镍锰酸锂、富锂锰基化合物、钴锰镍三元材料、硫、硫复合物、硫酸铁锂、锂离子氟磷酸盐、锂钒氟磷酸盐、锂铁氟磷酸盐、锂锰氧化物中的一种；所述负极的活性材料为金属锂、锂合金、石墨、硬碳、二硫化钼、钛酸锂、碳硅复合材料、碳锗复合材料、碳锡复合材料、氧化锑、锑碳复合材料、锡锑复合材料、锂钛氧化物、锂金属氮化物中的一种。

9.如权利要求7所述的不燃复合型固态聚合物电解质在固态二次锂电池或固态二次钠电池中应用，其特征在于，所述固态二次钠电池包括正极、负极、复合型固态聚合物电解质；所述正极的活性材料为磷酸钒钠、硫酸铁钠、钠离子氟磷酸盐、钠钒氟磷酸盐、钠铁氟磷酸盐、钠锰氧化物或钠钴氧化物中的一种；负极的活性材料为金属钠、硬碳、二硫化钼、钠钛氧化物、镍钴氧化物、氧化锑、锑碳复合材料、锡锑复合材料、对苯二甲酸钠、锂钛氧化物或钠锂钛氧化物中的一种。