[发明专利]一种固态电解质及制备方法和锂电池

说明书

本发明公开了一种固态电解质制备方法，至少包括：将含有醚酯类聚合物、偏氟乙烯共聚物、锂盐的原料I混合，得到混合物；将无机陶瓷聚合物加入所述混合物中，混合，干燥，得到复合聚合物固态电解质。本发明得到的固态电解质，具有高离子导通率、宽电化学窗口，高电化学稳定性等优点。

技术领域

本发明属于固态电解质技术领域，具体涉及一种固态电解质及其制备方法和锂电池。

背景技术

当前工业化建设和经济发展严重依赖传统化石燃料，然而化石燃料不仅资源有限，而且使用效率较低，易造成严重的环境污染。锂电池因其容量高、性能稳定、无记忆效应等优点，在消费电子、电动汽车等生产生活领域有着广泛的潜在应用。

然而，现有的商业化的锂电池为锂离子电池，锂离子电池使用液态电解质，已无法满足日益增长的可携带电子设备、新能源汽车、大型储能系统的需求。消费类锂离子电池在充放电过程中，锂金属容易在表面沉积形成锂枝晶，而电压较低时电极表面易与电解液发生大量的副反应，产生SEI膜，带来严重的安全隐患。固态电池采用固体离子导体作为电解质，相比于传统的液态电解质，固态电解质不会挥发且不易燃，不仅提高了锂离子电池的安全性能，其较高的机械强度也能有效阻止锂金属枝晶产生引发的短路问题，使得锂金属电池成为可能。此外，固态电解质可在较宽的温度范围内进行工作，其电化学窗口比较宽，扩展了电极材料使用范围。

固态电解质可分为无机固态电解质、聚合物固体电解质和复合固态电解质。目前虽然无机固态电解质的离子导通率可达到较高水平，但无机固体电解质与电极界面阻抗较大，且充放电过程中部分电极材料发生变化，导致固体电解质的界面结构破坏。相比于无机固态电解质，聚合物电解质具有良好的柔性、与电极兼容性较好，在可加工方面具有独特优势，因而获得广泛的研究。其中聚氧化乙烯(PEO)基固态电解质是最具潜力的，但在常温下离子导通率仅有10^-7S/cm左右，难以实际应用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种固态电解质及其制备方法和锂电池，用以提供一种具有高离子导通率的聚合物电解质。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一方面，一种复合聚合物固态电解质的制备方法，至少包括：

S100、将含有醚酯类聚合物、偏氟乙烯共聚物、锂盐的原料I混合，得到混合物；

S200、将无机陶瓷填充物加入混合物中，混合，干燥，得到复合聚合物固态电解质。

本发明采用步骤S100和步骤S200两步法，先将含有醚酯类聚合物、偏氟乙烯共聚物、锂盐的原料混合，得到混合物I，其中醚酯类聚合物与偏氟乙烯共聚物相互作用，可降低聚合物的结晶度，从而提高复合聚合物固态电解质的离子电导率；再将无机陶瓷填充物加入混合物I中，混合，干燥，无机陶瓷填充物与混合物I中锂盐的阴离子相互作用，增加复合聚合物固态电解质的抗氧化性，从而提高复合聚合物固态电解质电压窗口。

可选地，无机陶瓷填充物用量为醚酯类聚合物和偏氟乙烯共聚物的总质量的1％～20％；

偏氟乙烯共聚物与聚合物的质量比为1:20～1:1.5。

优选地，无机陶瓷填充物用量为醚酯类聚合物和偏氟乙烯共聚物的总质量的5％～10％；

优选地，偏氟乙烯共聚物与醚酯类聚合物的质量比为1:10～1:3。

具体地，无机陶瓷填充物用量下限可独立选自聚合物和偏氟乙烯共聚物的总质量的1％、3％、5％、8％、10％；无机陶瓷填充物用量上限可独立选自醚酯类聚合物和偏氟乙烯共聚物的总质量的12％、13％、15％、18％、20％。