[發(fā)明專利]殼聚糖聚合物在固態(tài)電解質(zhì)膜方面的應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611178582.8
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號(hào): CN106785028A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張海源;劉婧;鄭濤;鄒廣建;王欣全;周江;伍紹中
• 申請（專利權(quán)）人: 天津力神電池股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/0565
• 分類號(hào): H01M10/0565
• 代理公司: 天津市三利專利商標(biāo)代理有限公司12107
• 代理人: 閆俊芬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰電池制備領(lǐng)域，具體涉及一種殼聚糖聚合物在固態(tài)電解質(zhì)膜方面的應(yīng)用。

背景技術(shù)

由于全球范圍的傳統(tǒng)化石能源日益匱乏、環(huán)境污染嚴(yán)重及溫室效應(yīng)等問題愈發(fā)嚴(yán)重。加速發(fā)展清潔的新能源，建立高效、安全的能源體系，實(shí)現(xiàn)新能源的可持續(xù)發(fā)展等變得十分重要和緊迫。

鋰離子電池具有能量密度高，輸出電壓高，使用壽命長，環(huán)境友好等眾多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、電動(dòng)工具、醫(yī)療電子、電動(dòng)汽車等。但是隨著電子器件和電動(dòng)汽車對于鋰離子電池的要求提高，鋰離子電池能量密度、倍率性能等越做越高，鋰電池的安全性能就顯得尤為重要。現(xiàn)今很多鋰離子電池依然存在著熱失控、過熱、起火燃燒甚至爆炸等安全風(fēng)險(xiǎn)。

由于固態(tài)電解質(zhì)在安全性、熱穩(wěn)定性、電化學(xué)穩(wěn)定性等方面的優(yōu)勢非常突出，因此，開發(fā)固態(tài)鋰離子電池是從根本上解決安全問題的必經(jīng)之路。固態(tài)鋰離子電池的一般結(jié)構(gòu)為正極、電解質(zhì)、負(fù)極，都是由固態(tài)材料組成。其與傳統(tǒng)鋰離子電池相比具有很多的優(yōu)勢：1,消除了電解液的腐蝕和泄漏的安全隱患，電池的安全性能大大增加；2，不必封裝液體，簡化工藝步驟，提高生產(chǎn)效率；3,可以減輕體系和重量，電化學(xué)窗口寬，有利用提高電池的能量密度等等。但是固態(tài)鋰離子電池由于發(fā)展時(shí)間段，技術(shù)還不是十分成熟，依然存在著電導(dǎo)率低、使用溫度高、機(jī)械強(qiáng)度低、界面效應(yīng)顯著等問題，等待著科研人員的改善和解決。

由于固態(tài)鋰離子電池的獨(dú)特優(yōu)勢，其在大型動(dòng)力電池和微型薄膜電池等領(lǐng)域的潛力非常大。近年來，世界各地的科研結(jié)構(gòu)都對固態(tài)鋰離子電池展開了積極的研究，我國在“十三五”期間對此也是非常的重視，本專利提供的一種改善全固態(tài)電池的電導(dǎo)率低、機(jī)械強(qiáng)度低、界面效應(yīng)顯著的方法，為國家固態(tài)鋰離子電池的技術(shù)開發(fā)提供了一條新的技術(shù)方向。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)電導(dǎo)率低、使用溫度高、機(jī)械強(qiáng)度低、界面效應(yīng)顯著的缺陷，提供一種固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，所采用的技術(shù)方案為：

1.一種殼聚糖聚合物在固態(tài)電解質(zhì)膜方面的應(yīng)用,其特征在于，所述的固態(tài)電解質(zhì)膜采用下述方法制得：

1)對分子量為50K-500K的殼聚糖單體進(jìn)行清洗干燥后，溶解到1％的醋酸溶液中配置成質(zhì)量濃度為0.4-1％的前驅(qū)體溶液；

2)將步驟1)得到的前驅(qū)體加入醛基交聯(lián)劑形成預(yù)交聯(lián)溶液；所述的醛基交聯(lián)劑的醛基反應(yīng)官能團(tuán)與所述的殼聚糖的氨基反應(yīng)官能團(tuán)的比例為1：1-1:10；

3)將步驟2)得到的預(yù)交聯(lián)溶液與含有鋰鹽的高電導(dǎo)率的聚合物分子溶液進(jìn)行共混，得到共混液；

4)將步驟3)得到的共混液涂覆在正極片表面，進(jìn)行原位聚合，使得共混液交聯(lián)成膜，得到所需的固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜。

優(yōu)選的，步驟3)的鋰鹽的濃度為0.5-2M；所述的高電導(dǎo)率的聚合物分子的質(zhì)量濃度為0.5-2％；優(yōu)選的,溶劑為乙腈；

所述的醛基交聯(lián)劑為戊二醛。

所述的高電導(dǎo)率的聚合物分子為分子量為50k-500k的聚醚類化合物、聚氨類化合物或者聚硫醚類化合物中的一種。所述的聚醚類化合物為分子量為50K-500K的PEO或者PPO；所述的聚氨類化合物為分子量為50K-500K的聚乙二胺；所述的聚硫醚類為化合物分子量為50K-500K的聚乙二硫醇。

其特征在于，所述的鋰鹽為LiPF₆、LiAsF₆、LiBF₄、LiCl、LiAlCl₄、LiSbF₆、LiSCN、LiCF₃SO₃、LiCF₃CO₂、LiTFSI、LiN(C₄F₉SO₂)、Li₂B₁₂F₁₂或者LiBOB中的一種或者幾種混合。

所述的正極片為電解鋁箔、壓延鋁箔、涂碳鋁箔、印花鋁箔、交叉鋁絲、超薄鋁網(wǎng)片、包不銹鋼、鎳、銅、鈦、碳、導(dǎo)電樹脂、及涂布有鎳或者鈦的不銹鋼片中的一種。

作為其中的一種優(yōu)選，所述的正極片包括活性物質(zhì)以及導(dǎo)電材料；所述的活性物質(zhì)包括層狀鋰金屬氧化物、不含鋰的金屬氧化物、尖晶石結(jié)構(gòu)鋰金屬氧化物、鋰金屬磷酸鹽、鋰金屬氟化硫酸鹽、鋰金屬釩酸鹽中的一種或者多種混合；所述的導(dǎo)電材料為石墨、乙炔黑、導(dǎo)電纖維、金屬粉末、或者有機(jī)導(dǎo)電聚合物中的一種。