[发明专利]一种全固态聚电解质隔膜及其制备方法

说明书

一种全固态聚电解质隔膜及其制备方法，属于锂离子电池隔膜领域。分别将聚环氧烷、聚苯醚类聚合物溶入有机溶剂中，充分溶解；另称取交联剂加入聚环氧烷和聚苯醚类聚合物的混合溶液中，充分搅拌，再通过真空干燥完全去除溶剂，得到交联型聚环氧烷‑聚苯醚类共聚物；分别称取交联型聚环氧烷‑聚苯醚类共聚物与锂盐，有机溶剂中溶解后，充分混合，静置，脱泡得到聚电解质隔膜铸膜液；用刮刀将聚电解质隔膜铸膜液刮在聚四氟乙烯板上成膜干燥，得到本发明的聚环氧烷‑聚苯醚类共聚物基全固态聚电解质隔膜。具有较高电导率和较低的界面阻抗。

技术领域

本发明涉及一种全固态聚电解质隔膜及其制备方法，尤其是涉及一种锂离子电池用聚环氧烷-聚苯醚类共聚物全固态聚电解质隔膜及其制备方法，属于锂离子电池隔膜领域。

背景技术

传统锂离子电池常以酯类有机物作为锂盐溶剂，但在电池使用过程中，有机电解液极易泄漏导致燃烧甚至爆炸等安全事故，限制了锂离子电池进一步的应用。因而，高安全性、高能量密度和长寿命是锂离子电池技术发展的主要方向。其中，固态聚电解质隔膜是解决锂离子电池安全问题的有效途径，受到研究者和产业界的广泛关注。

聚氧化乙烯(PEO)基固态聚电解质是研究最早的聚合物电解质体系，但其在室温下离子电导率较低(约10^-8-10^-7S/cm)，且电化学稳定性窗口较低，不能满足市场的需求。许多研究者向PEO基体中引入无机粒子或其他有机聚合物进行改性，以降低聚氧化乙烯的结晶度，提高聚电解质的离子电导率。专利CN101276658A将聚环氧乙烷、高氯酸锂及水滑石纳米片混合，复合制备了全固态聚电解质隔膜，室温下电导率为10^-6S/cm；专利CN103059326A将氟化钙、六氟磷酸锂与聚环氧乙烷混合制备了固态聚电解质隔膜，室温下电导率为5.31×10^-6S/cm；专利CN106992311A以聚环氧乙烷为基体，添加六氟磷酸锂与纳米级氧化铝，得到的聚电解质隔膜室温下电导率为3.9×10^-5S/cm；专利108963327A以聚环氧乙烷为基体，锂镧锆氧为无机填料，双三氟甲烷磺酰亚胺锂为锂盐，制备了全固态聚电解质隔膜，室温下离子电导率为5.1×10^-5S/cm。专利CN106450394A以聚偏氟乙烯和聚环氧乙烷为有机基体，制备了全固态聚电解质隔膜，电导率为2.0×10^-5S/cm；专利CN104684949 A提供了一种侧链具有聚氧化乙烯结构单元的多嵌段共聚物形成的聚合物电解质，可在较宽的链段含量范围内显示共连续相分离形貌，具有较高的离子电导性和机械性能；专利CN108878967 A公开了一种双端基异氰酸酯化合物与含两个端羟基柔性基团的化合物形成的聚氨酯结构的嵌段聚合物聚电解质，可通过不同软硬度段比例来调节其性能，制备的嵌段聚合物电解质界面稳定性较高，电化学窗口宽，且具有较高的离子电导率；专利CN 109768320 A提供了一种由聚环氧乙烷与芳香二酰氯与芳香二醇、或芳香二胺的共聚物，并加入无机填料，浇铸形成的全固态聚合物电解质膜，其厚度为10～2000μm，断裂强度为10～140MPa，25℃时离子电导率为0.1～3×10^-5S/cm，电化学窗口≥4.8V。这些工作一定程度上提升了全固态聚电解质隔膜的导电性，但是原料成本较高，制备工艺相对复杂，且隔膜机械性能提升有限。

发明内容

针对上述不足，本发明提供一种聚环氧烷-聚苯醚类共聚物基全固态聚电解质隔膜及其制备方法，主要包括以下步骤：

1)交联型聚环氧烷-聚苯醚类共聚物的制备

分别将65～98质量份聚环氧烷、0.1～33质量份聚苯醚类聚合物溶入二者质量和5～30倍的有机溶剂中，充分溶解；另称取0.1～5质量份交联剂加入聚环氧烷和聚苯醚类聚合物的混合溶液中，充分搅拌1～24h后，再通过真空干燥完全去除溶剂，得到交联型聚环氧烷-聚苯醚类共聚物；

2)聚电解质隔膜铸膜液的制备