[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

说明书

本发明属于锂电池制备领域，具体涉及一种原位聚合固态聚合物电解质膜及其制备方法和锂电池。电解质膜包括三维隧道、原位聚合在三维隧道上的高电导率的聚合物分子以及吸附在聚合物分子上的锂盐；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；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。在锂电池充放电循环过程中，高分子长链通过不断的运动来转移运输锂离子，在运动的过程中可能会发生大的位移，导致部分空位部分团聚的发生，使得锂离子通路受阻，导致电导率下降或者析锂的不良后果，产生局部缺陷。而短链接枝聚合物可以避免以上不良结果的产生。

技术领域

本发明属于锂电池制备领域，具体涉及一种原位聚合固态聚合物电解质膜及其制备方法和锂电池。

背景技术

由于全球范围的传统化石能源日益匮乏、环境污染严重及温室效应等问题愈发严重。加速发展清洁的新能源，建立高效、安全的能源体系，实现新能源的可持续发展等变得十分重要和紧迫。

锂离子电池具有能量密度高，输出电压高，使用寿命长，环境友好等众多优点，广泛应用于消费电子、电动工具、医疗电子、电动汽车等。但是随着电子器件和电动汽车对于锂离子电池的要求提高，锂离子电池能量密度、倍率性能等越做越高，锂电池的安全性能就显得尤为重要。现今很多锂离子电池依然存在着热失控、过热、起火燃烧甚至爆炸等安全风险。

由于固态电解质在安全性、热稳定性、电化学稳定性等方面的优势非常突出，因此，开发固态锂离子电池是从根本上解决安全问题的必经之路。固态锂离子电池的一般结构为正极、电解质、负极，都是由固态材料组成。其与传统锂离子电池相比具有很多的优势：1,消除了电解液的腐蚀和泄漏的安全隐患，电池的安全性能大大增加；2，不必封装液体，简化工艺步骤，提高生产效率； 3,可以减轻体系和重量，电化学窗口宽，有利用提高电池的能量密度等等。但是固态锂离子电池由于发展时间段，技术还不是十分成熟，依然存在着电导率低、使用温度高、机械强度低、界面效应显著等问题，等待着科研人员的改善和解决。

由于固态锂离子电池的独特优势，其在大型动力电池和微型薄膜电池等领域的潜力非常大。近年来，世界各地的科研结构都对固态锂离子电池展开了积极的研究，本专利提供的一种改善全固态电池的电导率低、机械强度低、界面效应显著的方法，为国家固态锂离子电池的技术开发提供了一条新的技术方向。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术电导率低、机械强度低、界面效应显著的缺陷，提供一种原位聚合固态聚合物电解质膜及其制备方法和锂电池。

为实现本发明的目的，所采用的技术方案为：

一种原位聚合固态聚合物电解质膜,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。

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。