[发明专利]一种阻燃型全固态电池电解质膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种阻燃型全固态电池电解质膜及其制备方法，该电解质膜的制备方法，包括黑磷经过电化学辅助法处理后，将产物置于有机溶剂中进行超声波粉碎和离心，得到阻燃材料的分散液。将上诉分散液加入PEO基电解质粉体中，恒温搅拌，得聚合物溶液，其中，阻燃材料由黑磷经过电化学辅助法制得；然后将上述聚合物溶液倾倒于电解质膜成膜模具中，最后，依次置于除氧装置和真空干燥箱中干燥，制得电解质膜。该电解质膜包括以下重量份的组份：阻燃材料1份和PEO基电解质粉体100‑250份。本发明所需的阻燃材料是二维结构，在本发明的制备方法下，实现加入少量的该种材料也能赋予电解质膜优异的阻燃能力，且能够提高电解质膜的电导率。

技术领域

本发明属于锂离子电池固态电解质技术领域，具体涉及一种阻燃型全固态电池电解质膜的制备方法。

背景技术

锂离子电池(LIBs)自1991年成功实现商业化以来，已经广泛被应用于便携式电子设备、电动汽车、规模储能等领域。目前商用LIB大多采用碳酸酯类电解液，这类电解液耐氧化能力差、易燃易渗漏，与锂金属负极、硅碳负极和高镍三元正极等电极材料存在高反应活性，使LIB存在泄露、起火和爆炸等严重的安全问题。

采用固态的物质做锂电池电解质可有效解决上述问题，目前的固态电解质相对于电解液来说，其离子电导率和对电极的浸润性较差。现在的无机固态电解质主要缺点是材料较脆硬，界面接触不良，界面阻抗大。而聚合物电解质具有良好的成膜性能和柔韧性，与电极接触良好，同时聚合物电解质稳定性高，尺寸可控显示出了良好的应用前景，但是现在的聚合物电解质存在电导率较低，易燃的缺点。因此开发具有高离子导电率、良好阻燃性的固态电解质膜成为目前全固态锂电池研究的热点之一。

本发明选用一种纳米二维材料：黑磷烯，作为阻燃剂，因为其特殊的尺寸结构和组成，使得该阻燃剂在加量少的情况下也能很大程度上提高材料的阻燃性能并且不降低电解质的电性能。但是，也正因为其特殊的尺寸结构，使得它在应用过程中容易氧化降解失效。所以，在黑磷烯的应用方面，除氧操作尤为重要。

综上所诉，亟待探索一种具有良好阻燃性和较高离子电导率的固态电解质膜及其制备方法。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种阻燃型全固态电池电解质膜及其制备方法；

一种阻燃型全固态电池电解质膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：选取黑磷，经过电化学辅助法处理后，置于有机溶剂中进行超声波粉碎和离心，得到阻燃材料的分散液；

S2：将S1中的分散液加入PEO基电解质粉体中，恒温搅拌，充分溶解后得聚合物溶液；

S3：将S2中制得的聚合物溶液倾倒于电解质膜成型模具中，依次置于除氧装置和真空干燥箱中进行干燥，制得电解质膜；

优选的，所述电化学辅助法，包括以下步骤：

1)切取0.01-0.1g层状黑磷作为阳极，铂网作为对电极，对阳极、对电极和电解液组装成电解池，阳极、对电极分别于电源的正负极连接；

2)启动电源，在电压为3-10V的条件下进行反应；

优选的，所述S1中阻燃材料的质量占有机溶剂质量的0.03‰-0.06‰；有机溶剂为DMF、NMP中的一种；

优选的，所述S1中细胞粉碎的时间和频率分别为：80-120min和20-33Hz；离心的速度和时间分别为3000-8000r/min和10-20min；

优选的，所述S2中PEO基电解质粉体的质量占聚合物溶液质量的6％-12％；

优选的，所述S2中PEO基电解质粉体为一定比例10:5:2:3的PEO、PVDF、Al2O3、LiTFSI混合制成；