[发明专利]一种固态聚合物电解质及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及电化学领域，特别是涉及一种固态聚合物电解质及其制备方法和用途。本发明提供一种固态聚合物电解质的制备方法，包括：1)提供前驱体浆料，所述前驱体浆料包括基体原料、锂盐、光引发剂；2)光固化前驱体浆料，以提供固态聚合物电解质，所述固态聚合物电解质表面包括三维结构区域，所述三维结构区域中分布有光固化三维结构。本发明提供了一种具有三维表面结构的固态聚合物电解质，由于构建出的固态聚合物电解质与电极之间的界面的比表面积被有效增大，从而显著优化了电极与电解质之间的界面接触、缩短了锂离子从电解质到电极的传输路径、大大降低了界面阻抗，并能够有效提升活性物质的负载量，以此提升了锂电池的性能。

技术领域

本发明涉及电化学领域，特别是涉及一种固态聚合物电解质及其制备方法和用途。

背景技术

随着电动汽车以及各种电子产品对于高能量密度的安全储能设备的需求不断增长，全固态锂电池受到了极大的关注。传统的锂离子电池系统由于使用了易燃的有机电解液，其安全性一直以来都是人们关注的焦点，而固态电解质凭借其固有的热稳定性以及兼容高能量密度锂金属负极的特性，被认为有希望取代传统的液态电解液。然而全固态锂电池仍存在不少挑战，固态电解质和电极之间固固接触所形成的高界面阻抗仍是限制其实际应用的关键问题。此外，由于电极中较长的离子扩散路径，全固态锂电池的活性物质负载通常较低(1mg cm^-2)，该值远小于目前商用锂离子电池钴酸锂正极的12mg cm^-2和石墨负极的6mg cm^-2。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种固态聚合物电解质及其制备方法和用途，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种固态聚合物电解质的制备方法，包括：

1)提供前驱体浆料，所述前驱体浆料包括基体原料、锂盐、光引发剂；

2)光固化前驱体浆料，以提供固态聚合物电解质，所述固态聚合物电解质表面包括三维结构区域，所述三维结构区域中分布有光固化三维结构。

在本发明一些实施方式中，所述步骤1)中，所述基体原料选自光敏树脂，所述光敏树脂选自聚乙二醇二丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯树脂中的一种或多种的组合。

在本发明一些实施方式中，所述步骤1)中，所述锂盐选自双三氟甲烷磺酰亚胺锂。

在本发明一些实施方式中，所述步骤1)中，所述基体原料与锂盐的质量比为1：1.2～0.5，优选为1：1～0.8。

在本发明一些实施方式中，所述步骤1)中，所述光引发剂选自自由基型光引发剂中的一种或多种的组合，所述自由基型光引发剂选自苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮中的一种或多种的组合。

在本发明一些实施方式中，所述步骤1)中，所述基体原料与光引发剂的质量比为1：0.03～0.005，优选为1：0.015～0.007。

在本发明一些实施方式中，所述步骤1)中，所述前驱体浆料还包括添加剂，优选的，所述添加剂包括离子电导率增强剂，所述离子电导率添加剂选自丁二腈。

在本发明一些实施方式中，所述步骤1)中，所述基体原料与离子电导率添加剂的质量比为1：1.5～0.5，优选为1：1～0.5。

在本发明一些实施方式中，所述步骤2)中，光固化的光波长为350-400nm。

在本发明一些实施方式中，所述步骤2)中，所述固态聚合物电解质为层体，固态聚合物电解质的厚度为50～400μm，优选为100～200μm。

在本发明一些实施方式中，所述步骤2)中，所述光固化三维结构的形状为螺旋线。