[发明专利]一种阻燃聚合物固态电解质膜及其制备方法和全固态电池

说明书

本发明提供了一种阻燃聚合物固态电解质膜及其制备方法和全固态电池，该电解质膜包括以下重量份的组分：阻燃型化合物80‑95份和锂盐5‑20份；阻燃型化合物由硅烷偶联剂与磷杂菲类化合物反应制得，其中，硅烷偶联剂的化学式为Y(CH₂)_nSiX₃，Y为含氮、氧或硫的有机基团，X为含氧基团，n为0‑3；该电解质膜的制备方法，包括将硅烷偶联剂升温，然后在惰性气体保护下，向其中加入磷杂菲类化合物后，继续升温搅拌，减压浓缩，得阻燃型化合物；将阻燃型化合物加入有机溶剂中，搅拌混匀，然后向其中加入锂盐，继续搅拌成均一溶液，将溶液涂覆至模具上，干燥，制得。本发明制得的电解质膜具有导电率高、阻燃效果好的优点。

技术领域

本发明属于锂离子电池固态电解质技术领域，具体涉及一种阻燃聚合物固态电解质膜及其制备方法和全固态电池。

背景技术

锂离子电池作为新一代储能元件具有质轻、比能量高、循环寿命长、无记忆效应、无环境污染等优点，广泛用于移动通讯、电动车辆、国防科技等领域。但目前锂离子电池常用的电解质为液体，电解液中含有大量有机溶剂，使得其易泄露、易燃烧、易挥发、有毒，安全可靠性较差，易燃易爆，危及人身安全，同时尺寸受限，机械性能差。这严重限制了锂电池的发展。

采用固态物质做锂电池电解质可有效解决上述问题，因此开发具有高离子导电率、良好阻燃性和机械性能的固态电解质成为目前锂电池研究的热点之一。

固态电解质有无机固态电解质和聚合物固态电解质，无机固态电解质主要包括钙钛矿型ABO3、LISICON型、NASICON型以及层状Li₃N型晶体电解质和氧化物、硫化物玻璃态类的非晶体电解质；聚合物固体电解质主要以聚氧乙烯、聚丙烯腈、聚碳酸酯、聚硅氧烷等聚合物为基体。

现有的无机固态电解质主要缺点是材料较脆硬，界面接触不良，界面阻抗大。而聚合物电解质具有良好的成膜性能和柔韧性，与电极接触良好，同时聚合物电解质稳定性高，尺寸可控显示出了良好的应用前景，但是现有的聚合物电解质存在电导率较低，易燃的缺点。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种阻燃聚合物固态电解质膜及其制备方法和全固态电池，该聚合物固态电解质膜可有效解决现有的聚合物电介质存的电导率低，易燃的问题。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种阻燃聚合物固态电解质膜，包括以下重量份的组分：阻燃型化合物80-95份和锂盐5-20份；阻燃型化合物由硅烷偶联剂与磷杂菲类化合物通过交联反应制得，其中，硅烷偶联剂的化学式为Y(CH₂)_nSiX₃，其中，Y为含氮、氧或硫的有机基团，X为含氧基团，n为0-3。

进一步地，Y为羟基、环氧基、烯基、氨基、酰胺基或巯基。

进一步地，X为烷氧基、酰氧基、羟基、羧基或酯基。

进一步地，磷杂菲类化合物中含有羟基、氨基、羧基或磷氢键。

进一步地，锂盐为LiClO₄、LiBF₄、LiAsF₆、LiPF₆、LiBOB、LiC₄BO₈、LiCF₃SO₃、LiC(SO₂CF₃)₃和LiN(SO₂CF₃)₂中的一种或两种。

上述的阻燃聚合物固态电解质膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：