[发明专利]液态聚合物电解质、聚合物电解质膜及锂离子电池

说明书

为克服现有聚合物电解质存在加工性能差的问题，本发明提供了一种液态聚合物电解质，包括聚合物和锂盐，所述聚合物为非结晶性液态聚合物，其玻璃化转变温度低于或等于‑39℃。同时，本发明还公开了包括上述液态聚合物电解质的聚合物电解质膜及锂离子电池。本发明提供的液态聚合物电解质在其工作温度下为液态，可采用多种工艺加工，具有较好的加工性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种液态聚合物电解质、聚合物电解质膜及锂离子电池。

背景技术

发展高效二次电池储能器件，对于改善火力发电污染、发展可持续能源、减少石油依赖、提高能源资源利用效率和解决雾霾等环境污染都具有非常重要的战略意义。近些年，随着智能电子设备、电动汽车和大型储能设备的广泛开发应用，作为其电力储备源的锂离子电池也随之得到长足的进步和发展。然而，目前的锂离子电池依然难以满足人们对更高能量密度的渴望，发展高比能量、高安全性的锂二次电池对新能源产业具有重要的意义和价值。

随着电池产业的发展和电池能量密度的进一步提高，近几年频频爆出锂电池安全事故，如手机爆炸、电动汽车燃烧事故等，安全问题已成为制约锂离子电池更广泛深入应用的技术瓶颈。目前广泛使用的锂离子电池均采用小分子液态有机电解液，其闪点低而高度易燃，在过度充电、内部短路等异常情况下有严重的安全隐患。而高分子电解质在电池能量密度、高温工作温度区间、循环寿命等方面均有较大的提升，有望彻底解决电池的安全性问题，是未来储能器件的发展的方向之一。

尽管高分子固态电解质具有质轻、柔韧性好、易成膜、电化学窗口宽等优点，但是目前文献报道的高分子固态电解质主要存在的问题是其容易结晶、低电导率、低锂离子迁移数和电化学窗口窄，无法使用高能量密度的正极材料(如NCM和NCA等)，此外高分子固态电解质还存在加工成本高的问题，对比小分子液态电解质，高分子固态电解质需要全新的加工设备和工艺，工业成本较高。比较常见的聚合物固态电解质的聚合物主要包括聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯等。一些公开的聚合物电解质实例包括：专利US4792504公开的一种聚合物电解质，其主要由聚二甲基丙烯酸乙二醇/聚环氧烷，但其电化学稳定较差，机械性能有待提高。作为一种最早也是最常见的聚合物固态电解质，聚氧化乙烯(PEO)/锂盐型电解质的高温离子电导率较高。

但是，目前的聚合物电解质所采用的聚合物均为固态，导致聚合物电解质的加工及使用非常不便。

发明内容

针对现有聚合物电解质存在加工性能差的问题，本发明提供了一种液态聚合物电解质、聚合物电解质膜及锂离子电池。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种液态聚合物电解质，包括聚合物和锂盐，所述聚合物为非结晶性液态聚合物，其玻璃化转变温度为-39℃以下。

相对于传统固态聚合物电解质，本发明提供的液态聚合物电解质中采用的聚合物为非结晶性液态聚合物，并且其玻璃化转变温度低，为-39℃以下，由此制备的聚合物电解质在锂离子电池的正常使用温度下为流体态，成型工艺简单，可采用现有锂离子电池灌注电解液的工业设备来直接制备新型锂电池，极大地降低了工业加工成本。

同时，采用本发明提供的通式1的聚合物制备的液态聚合物电解质不仅具有与固态聚合物电解质相似的电化学窗口，基于其流动性的特点，其离子电导率和锂离子迁移数也高、对锂金属耐受性好、可采用NCM或NCA等高能量密度的高能量密度正极材料来组装锂电池，该液态聚合物电解质提高了电池的界面稳定性与长循环性能，易于规模化生产及实际应用，具有良好的工业应用前景。

可选的，所述聚合物选自通式1所示的聚合物，