[发明专利]一种选择性浸润聚合物电解质及其制备和应用

说明书

本发明涉及聚合物电解质，尤其涉及了一种含有聚偏氟乙烯类材料和选择性吸收砜类小分子添加剂的聚羧酸酯类材料的聚合物电解质及其制备方法和在准固态锂电池中的应用。聚合物电解质为按质量百分比计，30‑80％聚偏氟乙烯类材料、10‑40％聚羧酸酯类材料、5‑50％锂盐、1‑20％砜类小分子添加剂、1‑50％无机快离子导体。该电解质的制备采用溶液浇筑法，制备容易，成型简单；本发明的选择性浸润聚合物电解质可以用于室温高安全二次锂电池中；具有优异的电化学氧化还原稳定性和热稳定性，能够浸润电解质与电极间的界面，还可以具有较高的室温电导率以及优异的机械性能。

技术领域

本发明涉及聚合物电解质，尤其涉及了一种含有聚偏氟乙烯类材料和选择性吸收砜类小分子添加剂的聚羧酸酯类材料的聚合物电解质及其制备方法和在准固态锂电池中的应用。

背景技术

由于传统商业锂电池采用液态有机电解液带来的安全问题，采用固态电解质的固态锂电池已经成为了近年来的研究热点，固态电池可以从根本上解决传统商业锂电池存在的安全问题。常见的全固态电解质分为无机固态电解质和聚合物全固态电解质。无机固态电解质具有高离子电导率、宽电化学窗口、高机械强度以及稳定的界面的优势，但是无机固态电解质制备工艺复杂，与电极界面接触性差，机械加工性能差，对水和氧敏感等制约了无机固态电解质的大规模应用。而聚合物全固态电解质具有柔性，易于加工制备，热稳定性好，对锂稳定性较高等优点；但是低的离子导电率，较差的界面相容性，受限的工作电压，使得高能量密度聚合物固态锂电池的发展与应用受到了阻碍。与聚合物全固态电解质相比，聚合物凝胶电解质具有较高的离子导电率以及良好的电极浸润性，但其中仍含有大量的易燃易爆有机电解液(占整个凝胶电解质质量分数百分之五十以上)使其机械性能较差，且仍然存在安全问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足，提供一种选择性浸润聚合物电解质，以及一种简易，高效制备选择性浸润的刚柔并济的聚合物电解质薄膜的制备方法，以及该聚合物电解质在准固态锂电池中的应用。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种选择性浸润聚合物电解质，聚合物电解质为按质量百分比计，30-80％聚偏氟乙烯类材料、10-40％聚羧酸酯类材料、5-50％锂盐、1-20％砜类小分子添加剂、1-50％无机快离子导体。

所述电解质室温离子电导率为5×10^-5～1×10^-3S/cm,起始分解电压大于4.7V(vs.Li⁺/Li)。

优选，所述聚合物电解质为按质量百分比计，35-50％聚偏氟乙烯类材料、20-30％聚羧酸酯类材料、10-30％锂盐、5-15％砜类小分子添加剂、5-15％无机快离子导体。

所述聚偏氟乙烯类材料为偏氟乙烯(VDF)的均聚物(即，聚偏氟乙烯(PVDF))或偏氟乙烯(VDF)与含氟乙烯基单体的共聚物。

所述偏氟乙烯(VDF)与含氟乙烯基单体的共聚物中含氟乙烯基单体为三氟氯乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯、氟乙烯或含氟烷基乙烯基醚。

所述聚羧酸酯类材料为聚醋酸乙烯酯、聚醋酸丙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯中的一种或几种。

所述锂盐为二草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、二氧二氟磷酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、三氟甲基磺酸锂、双氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂的一种或多种。