[发明专利]一种锂电池固态聚合物电解质膜的制备方法

说明书

本发明提出一种锂电池固态聚合物电解质膜的制备方法，具体方法是将锂盐、二氧化硅气凝胶粉和碳酸二乙酯配制而成复合物，然后与2‑乙基丙三醇三巯基丙酸酯、3‑(丙烯酰氧基)‑甲基丙酸‑2‑羟丙酯、超支化聚硼硅氧烷和催化剂加入四氢呋喃反应，再将反应得到的胶状物与聚氧化乙烯热熔分散，涂布于聚四氟乙烯模板上而制得。本发明提供的固态聚合物电解质膜，通过将锂盐稳定在二氧化硅气凝胶中，并在聚硫醚超支化过程中将锂盐复合物、超支化聚硼硅氧烷分散其中，保证了电解质膜良好的机械强度，改善了聚合物电解质膜的锂离子电导率和锂离子迁移效率。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，特别是涉及一种锂电池固态聚合物电解质膜的制备方法。

背景技术

近些年，新能源电池得到了快的发展,特别是高镍三元锂电池、锂硫电池逐步被开发出来。但能够成熟应用的主要是以液体电解质为主的电池，然而，液体电解质存在易挥发、易燃等问题，是引起锂离子电池安全问题的关键因素。固体电解质是锂离子技术发展的一个新方向，以固态电解质取代液态电解质从而制成全固态锂离子电池。其主要优点在于从根本上解决了漏液问题，进一步提高安全。

采用固体电解质代替电解液是解决大容量锂二次电池安全问题的根本途径。因此开发锂离子固体电解质是全固态锂电池的核心组成之一，其作为锂离子传输导体，在充放电过程中实现锂离子快速迁移。因此，电解质材料的理化特性直接决定了固态电池性能的发挥。对于锂电池的固体电解质，聚合物电解质由于具有易于成型加工、自放电速率低、成本低、易于规模化生产等优势显现出巨大的优势。

尽管固体聚合物电解质具有许多优点，但固体聚合物电解质在应用时存在较多问题，主要表现在离子电导率低，机械强度较差。在提升离子电导率时，往往需要损失强度和耐温性。如已有的将聚环氧乙烷（PEO）与盐组成的电解质，尽管电导率较高，但属于一种半固态凝胶态的电解质，在高温下机械强度极低。因而开发全固态聚合物电解质成为关键。

中国发明专利申请号201610814266.9公开了一种锂离子电池用固态聚合物电解质膜，其特征在于，由聚偏二氟乙烯、纤维素醚、双三氟甲磺酰亚胺基N-甲基-N-丁基哌啶、双三氟甲磺酰亚胺基锂组成。中国发明专利申请号201810174186.0公开了一种复合聚合物固态电解质膜的原位自形成制备方法，以克服现有技术存在的材料内部填料的分散性问题，同时制备方法复杂、不便捷，成本高且对环境不友好的问题；制备方法步骤为：（1）以PEO为聚合物基体，将其与LiClO₄溶解在去离子水中，搅拌溶解，得溶液A；（2）称取丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单体，以PEO质量为基准，控制聚合物基体与单体的质量比,将单体加入溶液A中搅拌溶解得溶液B；（3）分别称取N,N-亚甲基双丙烯酰胺，光引发剂加入至溶液B，搅拌溶解得到溶液C；（4）将溶液C浇注于聚四氟乙烯模具中，置于紫外光辐射下，使单体聚合并交联，在PEO基体中形成交联结构；（5）然后干燥得复合聚合物固态电解质膜。

为了提高锂电池固态聚合物电解质膜的导电性能，改善机械性能，有必要提出一种聚合物电解质膜，进而提高电解质膜的电导率和机械强度。

发明内容

针对现有固态聚合物电解质电导率低、机械强度低的缺陷，本发明提出一种锂电池固态聚合物电解质膜的制备方法，从而提高了电解质膜的电导率，并且有效提高了机械强度。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种锂电池固态聚合物电解质膜的制备方法，具体制备方法如下：

（1）将锂盐、二氧化硅气凝胶粉加入碳酸二乙酯，混合均匀，接着进行真空处理，使二氧化硅气凝胶粉充分吸附锂盐和碳酸二乙酯，得到锂盐复合物；