[发明专利]一种复合聚合物固态电解质及其制备方法

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种复合聚合物固态电解质及其制备方法。本发明的制备方法包括以下步骤：将聚环氧乙烷、锂盐和有机溶剂混合，得到混合溶液；将多孔聚酰胺膜在所述混合溶液中进行浸泡，然后将浸泡后的多孔聚酰胺膜取出，溶剂挥发后，得到复合聚合物固态电解质。本发明制备的聚合物固态电解质具有高电导率、高强度，可抑制锂枝晶生长，且具有良好的热稳定性和不可燃特性，安全性高。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种复合聚合物固态电解质及其制备方法。

背景技术

锂离子电池由于能量密度高、循环寿命长、自放电效应小、对环境友好等优势，已经广泛应用在移动电话、数码相机、电动汽车等诸多领域，极大地促进了社会的进步。然而，目前普遍使用的是液态锂离子电池，其中的电解液包含极易燃烧的碳酸酯类有机溶剂，这类溶剂在电池使用过程中可能因为有机溶剂分解、电解液泄露、燃烧带来一系列安全问题。此外，目前锂离子电池主要使用聚乙烯、聚丙烯类隔膜来避免正负极接触，其强度较低，电池循环过程中产生的锂枝晶容易刺穿隔膜，导致电池短路，更加增加了安全问题。因此，用固态电解质替代传统的电解液和隔膜体系，将具有重要的意义。

固态电解质通常分为聚合物固态电解质和无机固态电解质两类。相比而言，聚合物固态电解质由于柔韧性高、成本低，因此更具有规模化生产优势。在聚合物固态电解质中，聚环氧乙烷介电常数高，便于锂盐的解离，因此其与锂盐的组合是最常用的聚合物固态电解质体系。但是，由于聚环氧乙烷结晶区中用于传输锂离子的链段运动缓慢，导致其本征锂离子电导率不高(为10^-7～10^-6S cm^-1，25℃)。此外，聚环氧乙烷强度低，无法抑制锂枝晶生长，且具有可燃性，这些缺点进一步阻碍了其应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合聚合物固态电解质及其制备方法，制备的聚合物固态电解质具有高电导率、高强度，可抑制锂枝晶生长，且具有良好的热稳定性和不可燃特性，安全性高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种复合聚合物固态电解质的制备方法，包括以下步骤：将聚环氧乙烷、锂盐和有机溶剂混合，得到混合溶液；

将多孔聚酰胺膜在所述混合溶液中进行浸泡，然后将浸泡后的多孔聚酰胺膜取出，去除溶剂后，得到复合聚合物固态电解质。

优选的，所述锂盐包括双三氟甲烷磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂或四氟硼酸锂。

优选的，所述有机溶剂包括乙腈、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯或碳酸二甲酯。

优选的，所述聚环氧乙烷与锂盐的摩尔比为(6～12):1；所述聚环氧乙烷与锂盐的总质量与有机溶剂的质量比为1:(30～200)。

优选的，所述多孔聚酰胺膜的厚度为10～200μm，孔隙率为20～80％。

优选的，所述多孔聚酰胺膜与混合溶液的质量比为1:(10～200)。

优选的，所述浸泡的时间为12～72h。

优选的，所述去除溶剂的条件包括：在真空条件下挥发12～48h，挥发温度为25～80℃。

优选的，将浸泡后的聚酰胺膜取出后置于基底上进行溶剂挥发；所述基底为不锈钢、铝、聚四氟乙烯、玻璃、PET、锂离子电池正极片或锂离子电池负极片。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的复合聚合物固态电解质，包括多孔聚酰胺膜和聚合物电解质，所述聚合物电解质填充到多孔聚酰胺膜的多孔骨架中；所述聚合物电解质由聚环氧乙烷和锂盐组成。