[发明专利]锂离子导电粘结剂及其制备方法、硫化物复合电解质膜及其制备方法、锂电池

说明书

本发明提供了一种锂离子导电粘结剂及其制备方法、硫化物复合电解质膜及其制备方法、锂电池。该锂离子导电粘结剂为接枝共聚物，接枝共聚物的主链为苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物，接枝共聚物的侧链为羧酸锂。与苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物相比，本发明的苯乙烯丁二烯苯乙烯三嵌段共聚物的极性和粘结性都提高。因此将该粘结剂与硫化物固态电解质复合成膜能改善包覆在电解质材料表面导致复合膜电导率明显降低的现象，另外锂化后的粘结剂极性增强，对硫化物固态电解质的粘结能力增强，可以降低粘结剂的用量，进一步促进复合膜离子电导率的提升。

技术领域

本发明涉及全固态电池技术领域，具体而言，涉及一种锂离子导电粘结剂及其制备方法、硫化物复合电解质膜及其制备方法、锂电池。

背景技术

随着光伏组件平价上网目标的持续推进，追求光伏组件更短的层压时间和更高的组件功率。同时，随着光伏组件的日益推广，也出现了个性化的外观需求，如白色封装材料、黑色封装材料、彩色封装材料封装的光伏组件，这往往需要向封装材料中添加填料或颜料来增加反射率或实现色彩调节的目的。但光伏组件在高温层压时，填料或颜料会随着层压过程的挤压无规地溢出，甚至污染电池片表面发电区域。为解决以上问题，通过将封装材料预先部分预交联，利用预交联的封装材料中填料无法自由流动的特性，来改善封装材料中填料或颜料外溢的缺陷。当前，由于科技和产业变革，新能源汽车已经成为汽车产业转型升级的中坚力量，新能源汽车行业也迎来了前所未有的发展机遇。但随着新能源汽车的保有量不断提升，安全问题正逐步凸显，形势也越来越严峻，传统锂电池使用的电解液高温下氧化分解产生气体，发生燃烧，导致电池鼓包或爆炸，与之相比，固态电解质的主要优点是安全性高、无有毒有机液体泄漏、低易燃性、不挥发、热稳定好、易加工性、低自放电率，因此采用固态电解质代替电解液能极大地提高电池的安全性能。

现有的固态电解质主要有三类：一是聚合物固态电解质，二是氧化物固态电解质，三是硫化物固态电解质。其中，聚合物电解质黏弹性好、易于加工但是适用温度范围窄，室温电导率低，硫化物固态电解质的离子电导率为10^-3～10^-2S/cm，氧化物固态电解质离子电导率为10^-4s/cm左右。实际应用时考虑到尺寸问题，通常需要将电解质与粘结剂复合成膜，其中的硫化物固态电解质由于其极高的反应活性使得湿法成膜时可供选择的溶剂和粘结剂的种类较少，因此常用于硫化物复合电解质膜的粘结剂如苯乙烯丁二烯苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)、丁腈橡胶(NBR)、氢化丁腈橡胶等均是锂离子的绝缘体，但这些粘结剂覆盖在电解质的表面使得到的复合电解质膜的电导率急剧下降。另外，此类粘结剂极性较弱，与硫化物电解质成膜时粘结剂用量较大，使得到的电解质膜结构蓬松。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种锂离子导电粘结剂及其制备方法、硫化物复合电解质膜及其制备方法、锂电池，以解决现有技术中的全固态硫化物复合电解质膜的电导率低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种锂离子导电粘结剂，该锂离子导电粘结剂为接枝共聚物，接枝共聚物的主链为苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物，接枝共聚物的侧链为羧酸锂。

进一步地，上述羧酸锂的接枝率为10～30％，优选侧链为C₃～C₁₀的有机羧酸锂，优选C₃～C₁₀的有机羧酸锂选自丙酸锂、丁烯酸锂、甲基丙烯酸锂中的任意一种或多种。

根据本发明的另一个方面，提供了一种前述锂离子导电粘结剂的制备方法，该制备方法包括：步骤S1，N₂或惰性气体氛围中，将苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物、有机烯酸单体和引发剂在第一溶剂中进行接枝共聚反应，得到中间体产物；步骤S2，将中间体产物与LiOH溶液和/或Li₂CO₃溶液进行中和反应，得到锂离子导电粘结剂。