[发明专利]双聚合物复合固态电解质、电解质膜及其原位制备方法

说明书

本发明公开了双聚合物复合固态电解质的原位制备方法，包括：第一步、将2‑氰基‑丙烯酸乙酯溶于小分子溶剂中，配制第一聚合物单体溶液；第二步、将1,3‑二氧戊环溶于小分子溶剂中，配制第二聚合物单体溶液；第三步、将聚合反应引发剂和锂盐溶于小分子溶剂中，配制聚合反应引发液；第四步、两种聚合物单体溶液混合，获得第一混合溶液；第五步、将聚合反应引发液与第一混合溶液混合，获得固态电解质溶液；第六步、将固态电解质溶液烘干，得到复合固态电解质。本发明还公开了双聚合物复合固态电解质、固态电解质膜及制备方法。本发明能够提升固态电解质的室温电导率、拓宽电化学窗口、提升机械强度，解决固态电解质存在的界面接触不良问题。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及双聚合物复合固态电解质、电解质膜及其原位制备方法。

背景技术

目前，锂离子电池具有电压高、比能量高、循环使用次数多、存储时间长等优点，广泛应用于消费类电子、新能源汽车及储能等领域，锂离子电池的电性能、使用寿命及安全性能的研究及其重要。

对于固态锂离子电池，其具有的高能量密度和高安全性，使其备受关注。固态电池利用固态电解质的化学惰性及高强度力学特征，可以抑制电池内部副反应发生及抑制锂枝晶形成，进而优化提升锂电池的安全性，为锂金属在锂离子电池中的应用提供了解决方案。目前，被广泛研究的固态锂离子电池的固态电解质，包括氧化物电解质、硫化物电解质及聚合物电解质。其中，聚合物固态电解质弹性好、易成膜、机械加工性能好，易于工业化生产。

但是，聚合物固态电解质的离子电导率、电化学窗口、机械强度等性能参差不齐，另外，聚合物固态电解质存在的异质界面接触差的问题，也是始终制约着聚合物电解质的大规模应用的关键问题之一。

因此，针对聚合物固态电解质存在的上述问题，亟需一种聚合物固态电解质技术，能够提升固态电解质的室温电导率、拓宽电化学窗口、提升机械强度，并同时能够实现固态电解质与电极活性材料和固态电解质与电极间的软接触，有效解决固态电解质与电极活性材料之间，以及固态电解质与电极之间的固-固界面问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供双聚合物复合固态电解质、电解质膜及其原位制备方法，其能够提升固态电解质的室温电导率、拓宽电化学窗口、提升机械强度，并同时能够实现固态电解质与电极活性材料和固态电解质与电极间的软接触，有效解决固态电解质与电极活性材料之间，以及固态电解质与电极之间的固-固界面问题，具有重大的实践意义。

为此，本发明提供了一种双聚合物复合固态电解质，包括：包括质量百分比为2％～72％的第一聚合物组分、2％～72％的第二聚合物组分和0.5％～30％锂盐。

其中，第一聚合物组分为1,3-二氧戊环；

第二聚合物组分为聚2-氰基-丙烯酸乙酯；

锂盐包括LiTFSI、LiFSI、LiPF₆、LiBO₃和LiClO₄中的至少一种。

此外，本发明还提供了一种如权利要求1所述的双聚合物复合固态电解质的原位制备方法，包括以下步骤：

第一步、将聚合物单体2-氰基-丙烯酸乙酯，溶于易挥发的小分子溶剂中，配制成第一聚合物单体溶液；

第二步、将聚合物单体1,3-二氧戊环，溶于易挥发的小分子溶剂中，配制成第二聚合物单体溶液；

第三步、将聚合反应引发剂和锂盐，溶于易挥发的小分子溶剂中，配制成聚合反应引发液；

第四步、将第一步获得的第一聚合物单体溶液，与第二步获得的第二聚合物单体溶液进行混合，并搅拌均匀，获得第一混合溶液；

第五步、将第三步获得的聚合反应引发液，与第四步获得的第一混合溶液进行混合，并搅拌均匀，获得固态电解质溶液；