[发明专利]一种复合聚合物电解质材料及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明涉及电解质材料技术领域，提供了一种复合聚合物电解质材料，由包括如下重量份数的原料制备得到：聚合物基体20～70份、锂盐5～40份、纳米粘土0.05～5份、聚碳酸亚丙酯10～30份和有机溶剂100～350份。其中聚碳酸亚丙酯含有羰基极性键，提高了电解质材料的稳定性，进而提高了电解质材料的离子电导率；纳米粘土的使用，不但可以减小充放电前后电极的体积变化，还可以吸收电极中的杂质，增加体系粘度，阻止杂质向电极迁移，从而增加界面稳定性；同时纳米粘土可以破坏聚合物分子的规整排列，降低聚合物链的结晶性，加快离子在电解质膜中的迁移，从而进一步提高电解质材料的离子电导率。

技术领域

本发明涉及电解质材料技术领域，尤其涉及一种复合聚合物电解质材料及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

电解质是锂离子电池的重要组成部分，传统的锂离子电池使用的是液体电解质，液体电解质具有高导电性和优秀的电极表面润湿性，但是其电化学性能和热稳定性不好，容易着火、爆炸、泄露等安全隐患严重制约了锂电池的发展。

聚合物固态电解质由于具有良好的继续性能和高安全性，可以防止电解液泄漏，且无需隔膜，已经引起了广泛关注。但是，聚合物固态电解质的室温离子电导率较低(10^-5～10^-6S/cm)，限制了其实际应用。

因此，亟需提供一种电导率较高的聚合物固态电解质。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种复合聚合物电解质材料，本发明提供的复合聚合物电解质材料的离子电导率可达4.3×10^-3～5.2×10^-3S/cm。

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电解质材料，由包括如下重量份数的原料制备得到：

聚合物基体20～70份、锂盐5～40份、纳米粘土0.05～5份、聚碳酸亚丙酯10～30份和有机溶剂100～350份。

优选地，所述聚合物基体的材质包括聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚偏氟乙烯-六氟丙烯中的至少一种。

优选地，所述锂盐包括四氟硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂和双乙二酸硼酸锂中的至少一种。

优选地，所述有机溶剂包括N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、丙酮和四氢呋喃中的至少一种。

本发明提供了上述方案所述一种复合聚合物电解质材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚合物基体、锂盐、纳米粘土、聚碳酸亚内酯和有机溶剂混合，得到混合液；

(2)将所述步骤(1)得到的混合液倒入模具中，干燥，得到复合聚合物电解质材料。

优选地，所述步骤(1)中混合包括依次进行的超声和搅拌。

优选地，所述步骤(2)中干燥在无氧条件下进行。

优选地，所述步骤(2)中干燥的温度为40～100℃。

优选地，所述步骤(2)中干燥的时间为8～24h。

本发明还提供了一种锂离子电池，以上述技术方案所述一种复合聚合物电解质材料或上述技术方案所述一种复合聚合物电解质材料的制备方法制备的复合聚合物电解质材料作为锂离子电池的电解质。