[发明专利]一种类凝胶结构锂电隔膜、制备方法及全固态锂电池

权利要求书

1.一种类凝胶结构锂电隔膜，其特征在于，所述隔膜包括上、下表面皮层、三维孔道层和离子导电功能填充材料；所述上、下表面皮层分别位于三维孔道层的上、下表面；所述上、下表面皮层和三维孔道层均具有孔道结构，所述离子导电功能填充材料位于所述孔道结构中；

所述三维孔道层的制备原料包括熔点高于150℃耐热高分子树脂，孔道结构的平均孔径为10-50微米，孔隙率为80％-90％微米；厚度为15-50微米；将浓度为8％-25％的高分子树脂溶液通过静电纺丝技术制备成纳米纤维膜后干燥即得所述三维孔道层；

所述上、下表面皮层的制备原料包括熔点高于150℃耐热高分子树脂,孔道结构的平均孔径范围为0.2微米-1.0微米，厚度为0.5-5微米；上表面和下表面皮层的制备方法包括，将浓度为6％-18％的高分子树脂溶液刮制在三维孔道层的上表面和下表面，干燥后即得所述上、下表面皮层；

所述离子导电功能填充材料的制备原料包括具有良好的锂离子传递功能的高分子树脂和锂盐，高分子树脂和锂盐的质量比为1:2-1:10；将上、下表面具有上、下表面皮层的三维孔道层浸入高分子树脂和锂盐的混合溶液中，静置后取出干燥即得所述一种类凝胶结构锂电隔膜。

2.根据权利要求1所述的一种类凝胶结构锂电隔膜，其特征在于，所述隔膜还包括下述1)-13)所述中的至少一种：

1)所述上、下表面皮层的制备原料中的耐热高分子树脂为聚偏氟乙烯树脂；

2)所述上或下表面皮层的厚度为0.6微米；

3)所述三维孔道层的制备原料中的耐热高分子树脂为聚酰亚胺、聚酰胺酸、聚苯醚和/或聚丙烯腈；

4)所述三维孔道层的孔道结构的平均孔径为26微米；

5)所述三维孔道层的孔道结构的孔隙率为87％；

6)所述三维孔道层的厚度为15微米；

7)所述离子导电功能填充材料的制备原料中的高分子树脂为聚环氧乙烷和/或聚环氧丙烷；

8)所述锂盐为LiPF₆、LiCl、LiAlCl₄、LiCF₃SO₃、LiCF₃CO₂、LiTFSI和/或LiBOB；所述高分子树脂和锂盐之间属于物理和/或化学结合；

9）所述上、下表面皮层和所述三维孔道层构成类凝胶状的骨架结构，且与所述离子导电功能填充材料间属于物理结合；

10）所述静电纺丝的电压为12kV-35kV、纺丝针头直径为0.3mm-1.2mm、纳米纤维接收距离为10cm-22cm；和/或所述纳米纤维膜在80摄氏度-150摄氏度烘干干燥；

11) 将高分子树脂溶液刮制在三维孔道层的上和下表面后，夹在玻璃板或钢板间干燥；或在空气湿度为35％-95％、温度为80摄氏度-120摄氏度下处理12小时-48小时干燥；

12）所述混合溶液的制备方法包括机械搅拌或球磨搅拌；

13）所述静置包括密封后在50-60摄氏度下保持3-12小时，静置后在100-120摄氏度下烘干干燥。

3.根据权利要求2所述的锂电隔膜，其特征在于，所述隔膜还包括下述1)-3)所述中的至少一种：

1）所述三维孔道层的制备原料中的耐热高分子树脂为聚丙烯腈；

2）所述离子导电功能填充材料的制备原料中的高分子树脂为聚环氧乙烷；

3）所述锂盐为LiTFSI。

4.一种类凝胶结构锂电隔膜的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

a将浓度为8％-25％的熔点高于150℃的耐热高分子树脂溶液通过静电纺丝技术制备成纳米纤维膜后干燥即得三维孔道层，所述三维孔道层的平均孔径为10-50微米、孔隙率为80％-90％微米、厚度为15-50微米；

b将浓度为6％-18％的熔点高于150℃的耐高温高分子树脂溶液刮制在三维孔道层的上和下表面，干燥后即得上和下表面皮层，所述上和下表面皮层的平均孔径范围为0.2微米-1.0微米、厚度为0.5-5微米；

c将上、下表面具有上、下表面皮层的三维孔道层浸入具有良好的锂离子传递功能的高分子树脂和锂盐的混合溶液中，静置后取出干燥即得类凝胶结构锂电隔膜；所述混合溶液中，高分子树脂和锂盐的质量比为1:2-1:10。