[发明专利]一种具有室温高离子电导率的聚合物基固态电解质的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有室温高离子电导率的聚合物基固态电解质的制备方法。本发明通过携带大量锂盐的可聚合的环氧单体，并利用环氧单体以及与聚合物基体（聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯全氟丙烯或聚氧化乙烯）的原位聚合，降低了固态电解质的结晶度和玻璃转变温度，提高分子链的运动能力，提高了锂离子在固态电解质中的传输效率。本发明所制备的聚合物基固态电解质拥有超高的锂盐负载量和超低的玻璃转变温度和优异的离子电导率，轻薄且具有良好的柔韧性。在装配成锂离子电池后，全固态锂离子电池的工作温度下降到50℃。

技术领域

本发明涉及锂离子固态电解质技术领域，更具体地，涉及一种具有室温高离子电导率的聚合物基固态电解质的制备方法。

背景技术

锂离子电池目前有液态锂离子电池(LIB)和聚合物锂离子电池(PLB)两类，液态锂离子电池使用液体电解质，聚合物锂离子电池则以固体聚合物电解质来代替，这种聚合物锂离子电池具有安全性能好、重量轻、容量大和内阻小等特点。

现有的聚合物基固态电解质多采用以聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氧化乙烯(PEO)以及聚氨酯(PU)作为基体与锂盐共混而后经过涂覆成膜，依靠电解质活性物质与聚合物形成相互作用力使锂盐在聚合物中均匀地分散，利用聚合物分子链的运动实现锂离子的传输。但是，由于这类聚合物玻璃化转变温度高，常温下分子链运动困难，此外聚合物结晶度高使得锂盐在聚合物中的持有量不高导致这类聚合物基固态电解质室温下离子电导率低下，同样致使固态电池室温电性能低下，不利于实际应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有的固态电解质离子电导率低下不足，提供一种具有室温高离子电导率的聚合物基固态电解质的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种具有室温高离子电导率的聚合物基固态电解质的制备方法，制备步骤包括：

S1.配置基体溶液：将聚合物基体溶于良溶剂中，配置一定浓度的基体溶液。

S2.配置功能单体溶液：取一定量的二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)溶于功能单体中形成LiTFSI/功能单体溶液；另取一定量的三（三氟磺酸）铝((CF₃SO₃)₃Al)溶于功能单体形成(CF₃SO₃)₃Al/功能单体溶液。

S3.配置前驱液：将S2中所述LiTFSI/功能单体溶液和(CF₃SO₃)₃Al/功能单体溶液按一定比例混合均匀，形成混合液，然后将混合液加入到S1所述的聚合物基体溶液中搅拌均匀制成前驱液。

S4.制备固态电解质膜：将S3中所述前驱液涂在锂片上，然后将涂有前驱液的锂片干燥，得到具有室温高离子电导率的聚合物基固态电解质膜。

进一步地，S1所述聚合物基体为聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯全氟丙烯（PVDF-HFP）或聚氧化乙烯(PEO)中的一种或多种。

进一步地，S1所述良溶剂为丙酮、N,N-二甲基甲酰胺或去离子水。优选地，聚合物为聚氧化乙烯(PEO)时，良溶剂采用去离子水。聚合物基体为聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯全氟丙烯（PVDF-HFP）时，良溶剂采用丙酮。

进一步地，S1所述基体溶液浓度为10~50wt.%。优选地，S1所述基体溶液浓度为...wt.%。

进一步地，S2所述功能单体为1,3-二氧五环(DOL)、缩水甘油、环氧丙烷的一种或多种。