[發明專利]一種動力鋰離子電池固態聚合物電解質及制備方法

有效

• 申請號: 201711470491.6
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108134131B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 陳慶;曾軍堂
• 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;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出一種動力鋰離子電池固態聚合物電解質及制備方法，將鋰鹽離子液通過固態分散劑分散，然后加入乙烯，在50?60℃，雙核苊(α?二亞胺)鈀烯烴催化作用下形成高分子量超支化聚乙烯。本發明在高分子量超支化聚乙烯形成的過程中，通過計入鋰鹽離子液，鋰離子作為空間支撐，使超支化結構中形成利于鋰離子的傳輸通道，不但可以通過絡合?解離?再絡傳輸離子，而且鋰離子的支撐空間為鋰離子的擴散運動提供通道，從而實現了高效離子傳輸。本發明克服了現有鋰電池用聚合物電解質傳輸效率低，難以在動力電池領域應用的缺陷，為聚合物電解質在動力鋰離子電池的應用提供了可靠地保證。

技術領域

本發明涉及鋰電池材料領域，具體涉及一種動力鋰離子電池固態聚合物電解質及制備方法。

背景技術

伴隨著經濟全球化的進程和能源需求的不斷高漲，尋找新的儲能裝置已經成為新能源相關領域的關注熱點。鋰離子電池（Li-ion，LithiumIonBattery）：是一種二次電池（充電電池），它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中，Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時，Li+從正極脫嵌，經過電解質嵌入負極，負極處于富鋰狀態；放電時則相反。與鎳鎘、鎳氫電池相比，鋰離子電池具有電壓高、比能量大、循環壽命長、安全性能好、自放電小、無記憶效應、可快速充放電、工作溫度范圍寬等諸多優點，被廣泛用于電動汽車、電動自行車、電動摩托車、太陽能光伏及風力發電儲能系統、智能電網儲能系統、移動通訊基站、電力、化工、醫院備用UPS、EPS電源、安防照明、便攜移動電源、礦山安全設備等多種領域。

隨著鋰電池在動力領域的應用，鋰離子電池安全、高容量和長壽命成為關鍵。但由于有機液體電解質容易出現漏液、燃燒等，存在安全隱患，且原料價格高。近些年，固體電解質用于鋰離子電池得到了迅速的發展。電解質作為鋰離子電池的關鍵材料影響甚至決定著電池的比能量、壽命、安全性能、充放電性能和高低溫性能等多種宏觀電化學性質。現在的電解質已經從以前的液態電解發展到固態電解質也就是聚合物電解質。以聚合物電解質取代液態電解質，是鋰離子電池發展的一個重大進步，其顯著特點就是提高了電池的安全性能，易于加工成膜，可以做成全塑結構，從而可制造超薄和各種形狀的電池，并且能夠很好的適應電池沖放電過程中電極的體積變化。

目前研究較多的聚合物電解質體系主要有PEO、PAN、PMMA、PVDF、PVC等幾大類，其中，電解質體系聚氧乙烯(PEO)由于具有易于離子傳導的結構特征而始終備受關注，但是，由于聚合物電解質采用不斷的絡合-解離-再絡合的過程實現鋰離子傳導過程，因此，聚合物與金屬離子形成的配合物的結構是以分散、隔離的晶粒為中心，傳輸效率極低，阻礙了聚合物電解質在快速啟動的動力電池領域的應用。

中國發明專利申請號201110111782.2公開了互穿網絡結構P(LiAMPS)基單離子傳輸凝膠聚合物電解質薄膜的制備方法，采用2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鋰(LiAMPS)和乙烯基三乙氧基硅烷自由基聚合得到線性聚合物P(LiAMPS-co-VTES)，P(LiAMPS-co-VTES)含有乙氧基官能團進一步水解縮聚形成網絡結構，同時交聯劑單體聚乙二醇二甲基丙烯酸甲酯發生自由基聚合形成另一網絡結構，雖然制備的聚合物電解質的尺寸穩定性較高，但是該電解質室溫離子電導率較低。中國發明專利申請號201610875530.X公開了一種雙鋰鹽復合的PEO基聚合物電解質及其制備方法，將PEO、納米氧化物、鋰鹽在乙腈中分散；然后通過流延成膜的方法，將混合液倒在聚四氟乙烯的模具中，自然干燥，最終制備出了微米級厚度的聚合物電解質薄膜，提高了聚合物電解質的離子電導，但是納米氧化物、有機鋰鹽及無機鋰鹽與有機機體中分散性和選擇性各不相同，制備出性能穩定的聚合物電解質較為困難。因此，有必要提出一種可控的方案克服現有鋰電池用聚合物電解質傳輸效率低的缺陷，有效提高離子傳輸效率，推動聚合物電解質在快速啟動的動力電池領域的應用。

發明內容

針對現有鋰電池用聚合物電解質傳輸效率低，難以在動力電池領域應用的缺陷，本發明提出一種動力鋰離子電池固態聚合物電解質及制備方法，實現了高效離子傳輸，為聚合物電解質在動力鋰離子電池的應用提供了可靠地保證。