[發明專利]基于拓撲結構聚合物電解質的全固態鋰離子電池

在審

• 申請號: 201610224280.3
• 申請日: 2016-04-12
• 公開（公告）號: CN105762403A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 張遼云;王藹廉;許浩;劉旭;周倩;胡友良
• 申請（專利權）人: 中國科學院大學
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/0565
• 代理公司: 北京市中聞律師事務所 11388
• 代理人: 蔣玉

1.一種基于拓撲結構聚合物電解質的全固態鋰離子電池，其特征在于：由正極材料、拓撲結構聚合物電解質以及負極材料依次放置封裝構成；

所述的電解質由固態的具有拓撲結構的聚合物基體、鋰鹽構成，所述的聚合物為超支化或星型聚合物基體；

所述的正極材料包括正極極片正極活性物質，導電添加劑及粘接劑；

所述的負極材料包括負極極片及負極活性物質。

2.根據權利要求1所述的基于拓撲結構聚合物電解質的全固態鋰離子電池，其特征在于：所述的拓撲結構聚合物電解質的基體包括超支化聚醚及其共聚物，超支化聚苯乙烯及其共聚物，超支化聚（甲基）丙烯酸酯類及其共聚物，超支化聚酰胺及其共聚物，超支化聚酯及其共聚物，超支化聚碳酸酯及其共聚物、超支化聚磷腈及其共聚物、超支化聚磷酸酯及其共聚物、超支化聚丙烯亞胺、聚硅氧烷及其共聚物、超支化聚氨酯及其共聚物、超支化聚醚酯及其共聚物以及苯環、環硅氧烷、環三聚膦腈分別為核的星型聚合物、超支化聚醚及其共聚物為核的星型聚合物、超支化聚酰胺為及其共聚物核的星型聚合物、超支化聚酯及其共聚物為核的星型聚合物、超支化聚醚酯及其共聚物為核的星型聚合物、超支化聚碳酸酯及其共聚物為核的星型聚合物、超支化聚磷腈及其共聚物為核的星型聚合物、超支化聚磷酸酯及其共聚物為核的星型聚合物、超支化聚丙烯亞胺為核的星型聚合物、超支化聚硅氧烷及其共聚物為核的星型聚合物、超支化聚氨酯及其共聚物為核的星型聚合物。

3.根據權利要求1所述的基于拓撲結構聚合物電解質的全固態鋰離子電池，其特征在于：所述的拓撲結構聚合物電解質的鋰鹽為高氯酸鋰、六氟磷酸鋰、六氟砷酸鋰、四氟硼酸鋰、二草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、三氟甲基磺酸鋰和雙三氟甲基磺酰亞胺鋰中的一種；所述鋰鹽用量為聚合物基體質量的5~95%。

4.根據權利要求1所述的基于拓撲結構聚合物電解質的全固態鋰離子電池，其特征在于：所述的拓撲結構聚合物電解質還包括無機納米粒子、納米纖維中的一種或幾種，所述無機物質的加入量為聚合物基體質量的0.1~80%；

無機納米粒子包括納米二氧化硅，納米二氧化鈦、納米氧化鋁、ZrO2、Li3N、LiAlO2、BaTiO3、碳納米顆粒和/或富勒烯；

納米纖維包括單臂碳納米管、多壁碳納米管、納米纖維素和碳納米纖維。

5.根據權利要求1所述的基于拓撲結構聚合物電解質的全固態鋰離子電池，其特征在于：所述的超支化或星形聚合物電解質還可添加的線性或支化聚合物包括聚醚，聚二氧戊環，聚己內酯，聚磷腈、聚氨酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚酯、聚偏氟乙烯，聚四氟乙烯，聚六氟丙烯或它們的相應嵌段共聚物或接枝聚合物。

6.根據權利要求1所述的基于拓撲結構聚合物電解質的全固態鋰離子電池，其特征在于：所述的聚合物電解質通過溶液澆鑄法制得。

7.根據權利要求1所述的基于拓撲結構聚合物電解質的全固態鋰離子電池，其特征在于：所述的正極材料的活性物質包括無機材料的磷酸鐵鋰、硅酸鐵鋰，鈷酸鋰，鎳酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳三元材料，以及聚合物材料自由基聚合物，導電聚合物，有機多硫聚合物，多骨架碳硫聚合物、共軛羰基聚合物。

8.根據權利要求1所述的基于拓撲結構聚合物電解質的全固態鋰離子電池，其特征在于：所述的正極材料的粘接劑包括聚偏氟乙烯，聚四氟乙烯，海藻酸鈉，聚環氧乙烷，聚乙二醇、聚乙烯醇、羧酸甲基纖維素鈉配合丁苯橡膠、聚丙烯酸酯類；所述的粘接劑占正極材料的1%~20%wt。

9.根據權利要求1所述的基于拓撲結構聚合物電解質的全固態鋰離子電池，其特征在于：所述的正極材料的導電添加劑包括導電炭黑，石墨烯，導電乙炔，富勒烯，碳納米管；所述的導電添加劑占正極材料的0%~20%wt。

10.根據權利要求1所述的基于拓撲結構聚合物電解質的全固態鋰離子電池，其特征在于：所述的負極材料包括鋰金屬及其合金，石墨烯等碳基材料，碳硅復合材料、錫基材料。