[发明专利]电解质隔膜、凝胶态电解质膜及其制备方法和半固态锂硫电池

说明书

本发明属于锂硫电池技术领域，具体涉及电解质隔膜、凝胶态电解质膜及其制备方法和半固态锂硫电池。本发明提供了一种电解质隔膜，包括酯基聚合物、聚偏氟乙烯‑六氟丙烯共聚物和无机填料；所述酯基聚合物由包括四(3‑巯基丙酸)季戊四醇酯和烯酯类化合物的原料经聚合得到。利用本发明提供的电解质隔膜制备得到的凝胶态电解质膜应用到锂硫电池中，能够提高锂硫电池的循环稳定性能。

技术领域

本发明属于锂硫电池技术领域，具体涉及电解质隔膜、凝胶态电解质膜及其制备方法和半固态锂硫电池。

背景技术

锂硫电池相比于锂离子电池来说，具有更高的比容量和能量密度。同时，从原料成本上考虑，单质硫储量丰富，价格远低于金属矿物；并且低毒环保，因此锂硫电池相比于锂离子电池具有更大的应用潜力。

然而，锂硫电池存在循环寿命短、硫利用率低的缺点。这主要是由于在充放电过程中产生的多硫化物溶解在有机电解液中引起的穿梭效应导致的。因此，抑制穿梭效应是目前锂硫电池研究的重点。

半固态电解质膜由于容易吸收多硫化物，因此能够减少在充放电过程中的穿梭效应。公开号为CN105261742A的中国专利公开了一种半固态电解质膜，是由多孔无机氧化物和含锂盐聚合物溶液混合而成，其中公开的半固态电解质膜在应用到锂硫电池时，虽然在充放电过程中能够在一定程度上抑制多硫化物的穿梭效应，但是仍然存在锂硫电池循环性能差的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电解质隔膜、凝胶态电解质膜及其制备方法和半固态锂硫电池，利用本发明提供的电解质隔膜制备得到的凝胶态电解质膜应用到锂硫电池中，能够提高锂硫电池的循环稳定性能。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种电解质隔膜，包括酯基聚合物、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物和无机填料；

所述酯基聚合物由包括四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯和烯酯类化合物的原料经聚合得到。

优选的，所述烯酯类化合物包括1，10-双(丙烯酰氧基)葵烷、聚乙二醇二丙烯酸酯、二丙烯酸二乙醇酯和1，6-二(丙烯酰氧基)八氟己烷中的一种或几种。

优选的，所述无机填料包含玻璃纤维、纳米二氧化锆、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛和锂镧锆钛氧中一种或几种。

优选的，所述酯基聚合物、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物和无机填料的质量比为4：(4～5.95)：(0.05～2)。

本发明还提供了上述技术方案所述电解质隔膜的制备方法，包括以下步骤：

将四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯、烯酯类化合物、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、无机填料、光引发剂和极性有机溶剂混合，进行聚合反应，得到所述电解质隔膜。

优选的，所述聚合反应在紫外光照射的条件下进行；

所述紫外光照射的波长为365nm，时间为1～30min。

本发明还提供了一种凝胶态电解质膜，所述凝胶态电解质膜包括电解质隔膜和填充在所述电解质隔膜中的液态电解质；

所述电解质隔膜为上述技术方案所述的电解质隔膜或上述技术方案所述制备方法制备得到的电解质隔膜。

优选的，所述液态电解质包括锂盐、有机溶剂和添加剂；

所述锂盐包括双三氟甲磺酰亚胺锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂、三氟甲基磺酸锂和二氟草酸硼酸锂中的一种或几种；

所述有机溶剂包括乙二醇二甲醚和1,3-二氧戊环；

所述添加剂包括硝酸锂、甲基硫酸锂和四氟草酸磷酸锂中的一种或几种。