[发明专利]一种有机无机复合固态电解质制备方法及其电解质

说明书

本发明公开了一种有机无机复合固态电解质制备方法，属于电解质领域，步骤如下：按照重量份取包括水性聚氨酯粉体50‑60份、纳米级端氨基超支化树脂1‑2份、固态电解质粉体30‑40份、锂盐10‑20份进行混合获得不含有有机溶剂的混合物，所述的固态电解质粉体表面带有负电荷；将上述混合物采用热压成型制备出固态电解质，所述的纳米级端氨基超支化树脂的分子量为3000‑5000。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体是一种固态电解质。

背景技术

锂离子电池作为一种绿色高能充电电池已广泛应用于手机、电脑、数码相机、机器人、航空航天和新能源汽车等领域。随着用电器件对锂离子电池的要求不断提高，高能量密度、高倍率性能、长循环寿命、安全性高和低成本是当今主要研究方向。锂离子电池的主要部件是正极、负极、隔膜和电解质，电解质材料是决定锂离子电池安全稳定性的关键因素之一。电解质包括气态、液态和固态等范围广泛的物质。

目前，锂离子电池仍以液态电解质为主，而有机电解液的热安全型不足，其存在电解液泄露、腐蚀、发生副反应和易燃易爆的风险。在锂离子电池当中，若采用固态电解质可以避免液态电解质的种种弊端，同时能简化密封工艺，提高生产效率。固态电解质包括晶态电解质和非晶态电解质两大类，后者包括玻璃、树脂和高分子聚合物等。

聚合物电解质作为一种固态电解质具有柔顺性良好、质量轻、加工方便和适宜大规模生产等优势，但其普遍存在存在室温离子电导率低、电化学窗口窄等问题。

为进一步提高聚合物电解质的离子电导率，可以通过在聚合物中加入无机填料，比如惰性填料（SiO₂、Al₂O₃等）、活性填料（Li₁₀GeP₂S₁₂、Li₇La₃Zr₂O₁₂等）和多孔框架材料，可以制备出综合性能更为优良聚合物电解质。

为了使得固态电解质中各组分，特别的是有机和无机成份能够充分分散混合，在固态电解质中通常采用有机溶剂溶解聚合物，其次使得无机填料等悬浮在无机溶解当中，在制备电解质膜的时候采用浇铸涂膜法或流延涂膜法使得有机溶剂挥发，进而制得固态电解质膜。

比如中国专利CN104241686A公布了一种全固态复合电解质膜，其以PEO、无机填料与锂盐为原料，通过有机溶剂溶解PEO后共混制备得到。中国专利CN103059326A公布了一种全固态复合聚合物电解质膜制备方法，其将PEO、PPC混合后溶于丙酮得到均匀溶液后，再加入活性填料和锂盐制备得到。

现有的这种固态电解质制备方法，无论是浇铸涂膜法或流延涂膜法，溶解各种聚合物均需要使用大量有毒有机溶剂如N,N-二甲基甲酰胺、乙腈，对环境和施工人员伤害极大；其次此类方法需要长时间干燥成膜，工艺周期长，不利于工业化连续生产；再者此类方法成膜时，由于流淌不均，表面张力，以及在成膜的过程当中有大量溶剂挥发，使得膜的厚度难以在初始的时候控制，最终导致聚合物电解质膜厚度不均匀。

热压成型是塑料加工业中简单、普遍之加工方法，主要是将加工模具加热后，注入试料，以压力将模型固定于加热板，控制试料之熔融温度及时间，以达融化后硬化、冷却，再予以取出模型成品即可，现有的热压成型是应用于塑料等单一物质的成型，目前其还无法直接应用于固态电解质的成膜过程当中。

发明内容