[发明专利]一种双锂盐型聚合物复合电解质及制备方法

说明书

本发明提出一种双锂盐型聚合物复合电解质及制备方法，所述聚合物复合电解质是将乙二胺四乙酸、N‑甲基吡咯烷酮和去离子水混合后水浴搅拌均匀，然后加入聚氧化乙烯、乙酸锂并提高转速进行搅拌，接着加入氯化铜溶液、氨水进行反应，再加入第二锂盐和聚乙烯吡咯烷酮并搅拌均匀，接着利用刮涂机涂布在聚四氟乙烯基板表面，最后干燥而制得。本发明提供的双锂盐型聚合物复合电解质，利用在聚氧化乙烯混合体系中乙二胺四乙酸与铜的络合反应，不仅可降低聚合物的结晶度，而且能够均匀分散并吸附锂离子，有利于提高复合电解质的电导率，同时双锂盐特性进一步提高了电解质离子电导率，改善了锂电池的倍率性能。

技术领域

本发明涉及聚合物固态电解质技术领域，特别是涉及一种双锂盐型聚合物复合电解质及制备方法。

背景技术

随着高新技术的发展，锂离子电池已经广泛地应用于电动汽车、智能手机、储能等诸多领域。人们对消费电子产品和电动汽车等的锂离子电池安全性、能量密度等要求的不断提升，传统液态有机电解液的锂离子电池存在电解液泄漏、挥发，受到撞击时甚至易发生短路引起燃烧、爆炸等安全隐患。聚合物电解质是近20年来高分子材料领域的一个研究热点，其不但具有较好的导电性，而且还具有高分子材料所特有质量轻、柔性和弹性好、易成膜等特点。

固态电解质作为一类高安全的电解质体系, 一般由聚合物（如聚醚、聚酯和聚胺等）和碱金属盐（如LiClO₄、LiPF₆、LiBF₄、LiAlCl₄和LiAsF₆等）组成具有避免电池内部短路、防止电解液泄露、不含易燃易爆成分等独特优势,表现出广阔的应用前景。固态聚合物电解质具备良好的可加工性能、良好的柔性，易于实现工业化生产，稳定的界面兼容性等。

用作锂电池的聚合物电解质应满足以下要求:离子导电,而电子不导电；室温电导率高,；离子迁移数高,可达0.4；化学稳定性好；制成膜具有较好的柔韧性,易于加工。聚环氧乙烷（PEO）是研究最早且最为广泛的聚合物电解质基质材料，是目前公认的最适合制备聚合物全固态电解质的基体其主要原因是在无任何有机增塑剂的情况下，它能与锂盐形成稳定的络合物,且具有较高的电导率。随着研究的深入,PEO基聚合物电解质的性能有了很大的提高，对其导电机理、界面性质的认识也不断深入，而且它在生产中也得到了应用。但是，PEO聚合物电解质室温离子电导率低，导致锂电池的倍率性能较差等问题，制约了其在锂电池电解质中的工业化生产。

中国发明专利申请号201710003124.9公开了一种PEO基固态聚合物电解质膜及其制备方法。其包括聚合物基体和碱金属盐，聚合物基体和碱金属盐的EO/Li质量比为5-30:1；聚合物为聚氧化乙烯（PEO）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的共聚物，PEO的分子量为100000-1000000，PMMA分子量为25000-100000；碱金属盐为LiClO₄、LiPF₆、LiBF₄、LiTFSI、LiAsF₆、Li B(C₂O₄)₂(LiBOB)、LiSO₂CF₃(Li Tf)的一种以上。中国发明专利申请号201710352416.3公开了一种无机填料复合PEO固体电解质材料及制备方法和全固态电池；该全固态电池包括正极层、负极层和复合固体电解质层，复合固体电解质层位于正极层与负极层之间，采用无机填料复合PEO固体电解质材料；无机填料复合PEO固体电解质材料由聚氧化乙烯、具有高离子电导率的无机粉体及锂盐组成；制备方法包括以下步骤：将锂盐加入到有机溶剂中，搅拌至完全溶解；将无机粉体加入到溶液中，搅拌均匀；在混合溶液中加入聚氧化乙烯，搅拌形成悬浊液；将悬浊液倾倒在模具中，干燥后得到固体电解质材料。

为了有效提高PEO聚合物电解质的室温离子电导率，有必要提出一种新型PEO基聚合物复合电解质，进而改善PEO聚合物电解质制得的锂电池的倍率性能。

发明内容