[发明专利]一种锂离子电池固态共聚物电解质膜的制备方法

说明书

本发明属于固态电解质技术领域，具体涉及一种锂离子电池固态共聚物电解质膜的制备方法，本发明首先将聚乙二醇二丙烯酸酯、丙烯酸、油酸单体分散于乙醇溶剂中，然后加入锂离子盐的乙醇溶液，再加入自由基引发剂后进行加热回流反应，反应后经涂布和干燥交联得到固态共聚物电解质膜。所得固态电解质膜中的氧化乙烯嵌段能够溶解锂盐，并能与Lisupgt;+/supgt;络合，使锂盐解离，实现较高的离子电导率；丙烯酸、油酸的共聚交联能够增加聚合物电解质的无定形区域，引入的羧基官能团能增强Lisupgt;+/supgt;的亲和性，进一步提高链段的运动能力及离子迁移能力，同时，丙烯及油酸链段的共嵌入有利于机械性能的增强，使电解质的电导率和机械性能均得到了提升。

技术领域

本发明属于固态电解质技术领域，具体涉及一种锂离子电池固态共聚物电解质膜的制备方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度和输出电压高、无记忆效应、环境友好等优点，已经被广泛地应用于电子、航天、电动车辆等领域。电解质是制造锂电池所需的四大关键材料之一，其性能很大程度上决定了电池的功率密度、循环稳定性、安全性能、高低温性能以及使用寿命。目前商用的液态电解质由于含有低沸点的有机溶剂，很容易造成燃烧、爆炸、漏液等安全事故。因此，发展固态聚合物锂离子电池，用固态聚合物电解质取代液态电解质，是解决锂电池安全问题的有效途径。

以固态聚合物电解质(SolidPolymer Electrolytes,SPEs)取代液体电解质锂电池有许多优点，与液态电解质相比，固态电解质具有不挥发、不泄露、不易燃烧等特点。另外，固态电解质具有更好的力学强度，可以有效的阻碍锂枝晶的生长，所以采用固态电解质的锂电池有望从根本上解决液态锂电池存在的安全性问题。除此以外，固态电解质还具有能量密度高、循环性能好、质量相对较轻、适用范围更广等优势。SPEs是通过聚合物无定形区链段的运动导致Li⁺“解络合-再络合”过程的反复进行而实现导电的。在众多的固态聚合物电解质中，PEO的氧化乙烯链段能够溶解锂盐，并能与Li⁺络合，使锂盐解离；在玻璃化转变温度以上，PEO分子链柔性好，链段运动快。因此PEO是比较理想的一种的全固态SPE的聚合物母体。然而，目前PEO基固态聚合物电解质的发展依旧面临着室温电导率太低、锂离子迁移数较低、聚合物电解质与锂电极之间存在钝化反应等问题，从而影响了锂电池的循环性能和安全性能。因此，开发在室温下具有高离子迁移性(包括离子电导率和锂离子迁移数)的固态聚合物电解质具有重要的应用前景。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种锂离子电池固态共聚物电解质膜的制备方法，制备得到的固态共聚物电解质膜的电导率和机械性能均得到了提升，且制作工艺过程简单，成本低，适合于工业化生产。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

本发明提供了一种锂离子电池固态共聚物电解质膜的制备方法，该方法包括以下步骤：

S1、将聚乙二醇二丙烯酸酯、丙烯酸以及油酸分散于乙醇溶剂中，形成分散液A；

S2、将锂离子盐溶于乙醇溶剂中，形成溶液B；

S3、将溶液B在搅拌状态下滴加到分散液A中，形成分散液C；

S4、往分散液C中添加自由基引发剂，经加热回流后形成分散液D；

S5、将冷却至室温的分散液D涂布于光滑表面，经干燥交联后制备得到锂离子电池固态共聚物电解质膜。

优选地，所述锂离子盐为双三氟甲磺酰亚胺锂(LiTFSI)或三氟甲基磺酸锂盐(LiOTF)，所述锂离子盐的用量为聚乙二醇二丙烯酸酯摩尔量的1-10倍。进一步地，所述锂离子盐的用量为聚乙二醇二丙烯酸酯摩尔量的1-3倍。