[发明专利]原位聚合固态聚合物电解质膜及其制备方法和锂电池

权利要求书

1.一种原位聚合固态聚合物电解质膜,其特征在于，包括三维隧道、原位聚合在所述的三维隧道上的高电导率的聚合物分子以及吸附在所述的聚合物分子上的锂盐；所述的三维隧道由含有多羟基官能团的多糖或者多糖的衍生物交联而成；所述的高电导率的聚合物分子为分子量为50k-500k的聚醚类化合物、聚氨类化合物或者聚硫醚类化合物中的一种;

所述的三维隧道上吸附有功能性混合物;所述的功能性混合物为玻璃化转变温度为0℃-60℃的溶剂小分子及高分子的混合材料; 所述的功能性混合物为 EC溶液中加入5%的丁二腈以及20%聚N-异丙基丙烯酰胺。

2.根据权利要求1所述的原位聚合固态聚合物电解质膜,其特征在于，聚醚类化合物为PEO或者PPO；所述的聚氨类化合物为聚乙二胺；聚硫醚类化合物为聚乙二硫醇。

3.根据权利要求1所述的原位聚合固态聚合物电解质膜，其特征在于，所述的锂盐为LiPF₆、LiAsF₆、LiBF₄、LiCl、LiAlCl₄、LiSbF₆、LiSCN、LiCF₃SO₃、LiCF₃CO₂、LiTFSI、LiN（C₄F₉SO₂）、Li₂B₁₂F₁₂或者LiBOB中的一种或者几种混合。

4.一种制备权利要求1所述的原位聚合固态聚合物电解质膜的方法，其特征在于，采用下述步骤：

1）三维隧道电解质膜的制备：将多羟基官能团的多糖或者多糖的衍生物的原料与交联剂混合形成均相的预交联涂覆溶液；然后将预交联涂覆溶液涂覆在正极片的表面，原位聚合并烘干成膜，得到尺度为100nm-20μm的三维隧道电解质膜；

2）原位聚合高电导率的聚合物分子：将步骤1）得到的三维隧道电解质膜和正极片的复合材料在DMF溶液中进行充分浸润，氮气保护下，加热体系至50-70℃，将含有2%-50%浓度DMI的DMF溶液，滴入1%-10%的二丁基二月桂酸锡，反应1-3小时;加入0.5-20%的高电导率的聚合物分子的乙腈溶液，上升温度为70-95℃，进行聚合反应，反应时间为2-8小时；

3）吸附锂盐：将步骤2）得到的产物加入锂盐溶液，反应1-4小时，反应后取出正极片和固态电解质膜的混合材料，用去离子水清洗后，真空干燥24小时得到吸附有锂盐的电解质膜;

4)将步骤3）制备的电解质膜浸入功能性混合物中，所述的功能性混合物与所述的高电导率聚合物分子体积比为1-20:100，所述的功能性混合物为玻璃化转变温度为0℃-60℃，缓慢搅拌2-24小时，密封静置12-48小时，取出膜后常温干燥24小时；即制备出微凝胶固态电解膜，此膜在常温下为固态，调整温度加热后变为凝胶态电解质。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的多羟基官能团的多糖为壳聚糖、乳糖、麦芽糖或者纤维素;所述的交联剂为戊二醛、多胺类烷烃类衍生物、多胺苯环类衍生物、含多酰氯基团的烷烃类衍生物及含多酰氯基团的苯环类衍生物。

6.一种锂电池，其特征在于，采用下述方法制备：在含有惰性气体的手套箱中将正极片、正极片上涂覆的权利要求1-3任一项所述的原位聚合固态聚合物电解质膜和锂金属负极片复合在一起，滚压后得到。

7.根据权利要求6所述的锂电池，其特征在于，所述的正极片的制备方法为：将高电导率的聚合物分子以及锂盐溶于乙腈中制成溶液；然后在溶液中加入活性物质以及导电材料；搅拌制成浆料，将所述的浆料涂覆至铝箔两侧，干燥后卷起形成正极片。

8.根据权利要求7所述的锂电池，其特征在于，所述的高电导率的聚合物分子的质量浓度为1%-30%；锂盐的质量浓度为1%-20%；所述的活性物质的质量浓度为40%-80%；所述的导电材料的质量浓度为5%-30%。