[發(fā)明專利]一種鋰離子電池用聚合物電解質及其制備方法

有效

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• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN103915650A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設計）人: 陳慶;李興文
• 申請（專利權）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;H01M10/058
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技術領域

?本發(fā)明涉及一種鋰電池材料領域，具體涉及一種鋰離子電池用聚合物電解質及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池具有工作電壓高、能量密度高、充放電壽命長、自放電小、體積小、無記憶效應、綠色環(huán)保等特點，成為現今最具有發(fā)展?jié)摿Φ膬δ茈姵刂弧Ｄ壳耙褟V泛應用于軍事國防、電動汽車、便攜式數碼設備等多個領域，同時對其性能的要求也越來越高，尤其是在安全性、比能量、高低溫性能和循環(huán)穩(wěn)定性方面的缺陷還有待改善和提高。鋰離子電池主要由正極、負極、電解質、隔膜和外殼五大部分組成，而對鋰離子電池性能影響最大的結構是正極、負極、電解質和隔膜，隨著人們對鋰離子電池的發(fā)展，鋰離子電池負極材料的選擇和制備工藝已經比較成熟，而正極材料、電解質材料和隔膜材料的選擇和制備還有諸多的缺陷需要改善和提高。

目前鋰離子電池所使用的電解質基本上是含鋰鹽的非水電解液，存在漏液現象、安全性欠佳、循環(huán)壽命還不夠長等缺點。由于電子器件微小型化要求?,以及實用中對鋰電池的高能量、高可靠性、高安全性和多種幾何形狀的要求?,發(fā)展實用的固體聚合物電解質對鋰離子蓄電池的大規(guī)模使用具有重要作用。從實用的觀點來看，用于可充電鋰離子電池的聚合物電解質至少要滿足以下要求：1、具有較高的離子電導率。為了能達到液體電解質體系具有的10^-3A/cm²的放電電流密度的水平，聚合物電解質的室溫電導率必須達到或接近10^-5S/cm的水平；2、熱、化學及電化學穩(wěn)定性。聚合物電解質與電極之間應該有較好的化學穩(wěn)定性，不發(fā)生副反應，此外為了使聚合物電解質有一定的操作溫度范圍，聚合物電解質必須有好的熱穩(wěn)定性；它們還必須有足夠寬的電化學穩(wěn)定區(qū)；3、具有一定的機械強度。可加工性能是從實驗室轉向實際生產時要考慮的最重要的因素。雖然有很多電解質可以做成自撐膜，而且也具有很好的電化學性能，但它們的機械強度還有待提高，以適應傳統的大規(guī)模涂層加工過程；4、具有較高的鋰離子遷移數。高的鋰離子遷移數可以降低充放電過程中的濃度極化，從而使鋰離子電池有更高的能量密度。

中國專利公開號CN102891335A公開了一種全固態(tài)納米復合聚合物電解質的制備方法，該方法將表面功能化的石墨烯、可離解鋰鹽和聚合物基體混合溶于有機溶劑中，通過超聲波處理和機械攪拌得到溶膠狀復合物；澆鑄到聚四氟乙烯模板上，在真空干燥箱中干燥，得到電解質膜。該發(fā)明制備的全固態(tài)納米復合聚合物電解質具有室溫導電率較高、表面光滑平整的特點，但該聚合物電解質中的鋰離子由于是在固態(tài)的電解質中傳導，存在傳導速度較慢的缺陷。

中國專利公開號CN103268955A公開了一種復合凝膠聚合物電解質及其制備方法與應用，該類凝膠聚合物電解質由玻璃纖維與高分子材料復合后得到的復合物和液體電解質組成。復合物中加入液體的電解質后得到凝膠聚合物電解質。該凝膠電解質具有高安全性、生產成本低、導電率高的特點，但該復合凝膠聚合物電解質由于直接加入了液體的電解質，從而在使用時有漏液的缺陷。

中國專利公開號CN103579673A公開了一種凝膠聚合物電解質及其制備方法。該凝膠聚合物電解質由聚氧化乙烯、離子液體、鋰鹽及介孔分子篩SBA-15組成，該凝膠聚合物電解質的導電率較高，但由于其制備方法只是簡單的分散混合處理，從而存在電化學窗口較窄，且與電極材料相容性較差，使用時有漏液的缺陷。

根據上述，目前聚合物電解質中純固體聚合物電解質存在離子導電率低的缺陷，而凝膠聚合物電解質穩(wěn)定性較差，存在漏液的缺陷。

發(fā)明內容

針對目前聚合物電解質存在的離子導電率較低，使用過程中出現漏液的現象的缺陷，提出了一種鋰離子電池用聚合物電解質及其制備方法，為實現上述目的，本發(fā)明將離子液體用導鋰聚合物包覆起來形成具有高鋰離子電導率的微膠囊型的微小顆粒，再將其分散在溶劑中，加入鋰鹽和基體材料，經過凝膠浴固化成膜制得一種鋰電池用模狀聚合物電解質，該聚合物電解質不僅具有很高離子導電率，使用過程中不會出現漏液的現象，力學性能好的優(yōu)點，而且制備方法簡單，生產成本低，易于工業(yè)化生產。

本發(fā)明一種鋰離子電池用聚合物電解質，其特征在于其各組分按重量份計為：

離子液體???????????35-45份，

乳化劑?????????????2-5份，

導鋰聚合物?????????25-35份，

溶劑A??????????????適量，

溶劑B??????????????適量，

鋰鹽???????????????5-8份，