[發明專利]用于全固態鋰離子電池的電解質膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201310615164.0
• 申請日: 2013-11-28
• 公開（公告）號: CN103647107A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 黃興蘭;王睿;謝皎;阮曉莉;王榮貴
• 申請（專利權）人: 中國東方電氣集團有限公司
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;H01M10/058
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 張吉

1.用于全固態鋰離子電池的電解質膜，其特征在于：所述電解質膜是由聚合物絡合鋰鹽制備，聚合物是由聚合物微球膠體粒子構成，所述聚合物微球是由丙烯腈與醋酸乙烯亞乙酯VEC于乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA的有機溶液中共聚合形成的聚合物膠體，干燥除去溶劑后所形成內部由微球結構組成的電解質膜，所述聚合物微球粒徑為100～500nm。

2.根據權利要求1所述的用于全固態鋰離子電池的電解質膜，其特征在于：所述EVA與VEC的質量比為1：2，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA與有機溶劑的重量比是1：15-20，所述丙烯腈AN與乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA的重量比為2-8：1，所述鋰鹽占聚合物乳狀液固形物含量5-20%，所述聚合物微球粒徑為100～200nm。

3.根據權利要求1所述的用于全固態鋰離子電池的電解質膜，其特征在于：所述鋰鹽為無機陰離子型，如LiClO₄，LiBF₄，LiPF₆，LiAsF₆；或有機陰離子型，如LiCF₃SO₃、LiN(CF₃SO₂)₂(LITFSI)、LiC(CF₃SO₂)₃。

4.根據權利要求1所述的用于全固態鋰離子電池的電解質膜，其特征在于：所述的EVA有機溶液所用的有機溶劑為酯類，如乙酸乙酯、乙酸丁酯、醋酯乙酯、醋酯丁酯、醋酸異丙酯等；或醚類如1，4-二氧六環、石油醚等與酯類的混合溶劑，或醇類如乙二醇，丙二醇或異丙醇等于醚類或酯類的混合溶劑。

5.根據權利要求1所述的用于全固態鋰離子電池的電解質膜，其特征在于：所述聚合物膠體加入納米無機填料，其添加量為聚合物乳狀液固形物重量的2～20%，所述納米無機填料的粒徑為10～500nm，所述納米無機填料為Al₂O₃、SiO₂、TiO₂。

6.根據權利要求5所述的用于全固態鋰離子電池的電解質膜，其特征在于：所述納米無機填料的添加量為聚合物乳狀液固形物重量的5～10%，所述納米無機填料的粒徑為20～100nm。

7.根據權利要求1-6任一所述的用于全固態鋰離子電池的電解質膜的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

a.聚合物膠體乳液的合成：將成膜劑EVA和有機溶劑加入到反應瓶中，加熱攪拌直到完全溶解，加入聚合反應單體丙烯腈AN和醋酸乙烯亞乙酯VEC，混合均勻，然后加入引發劑升溫至60～80℃聚合反應8～24h得到球狀結構的聚合物膠體乳液；

b．聚合物電解質乳液的制備：電解質鋰鹽需要預溶解，所述的鋰鹽按質量百分比2～30%溶解于碳酸二乙酯（DEC)或DEC/EC?的混合溶液中，超生波分散10~60min，直至呈透明溶液后加入到a步驟的聚合物膠體乳液中攪拌1～6h；

c.　將聚合物乳液b經澆注法或流延法至PET基底或聚四氟乙烯模具中，干燥后剝離即得聚合物電解質薄膜。

8.根據權利要求7所述的用于全固態鋰離子電池的電解質膜的制備方法，其特征在于：

a步驟中所述引發劑采用本領域丙烯腈常用引發劑，如過氧化苯甲酰、偶氮二異丁腈，引發劑的用量是常規用量。

9.根據權利要求7所述的用于全固態鋰離子電池的電解質膜的制備方法，其特征在于：所述b步驟為：聚合物電解質乳液的制備：將電解質鋰鹽進行預溶解，所述的鋰鹽按質量百分比5～20%溶解于碳酸二乙酯（DEC)或DEC/EC?的混合溶液中，超生波分散10~60min，直至呈透明溶液后加入到聚合物膠體乳液中攪拌3～5h。

10.根據權利要求7或8或9所述的用于全固態鋰離子電池的電解質膜的制備方法，其特征在于：所述b步驟中還包括在聚合物電解質乳液中添加無機納米填料，所述的無機納米填料按聚合物膠體質量的10～60%分散于碳酸二乙酯（DEC)或DEC/EC?的混合溶液中，采用行星式球磨機分散，分散均勻的填料漿料與聚合物電解質溶液機械攪拌2～8小時混勻。