[發明專利]固態電解質及其制備方法和全固態電池

有效

• 申請號: 201711487472.4
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108172897B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 范歡歡;婁忠良;孫敏敏
• 申請（專利權）人: 桑德新能源技術開發有限公司;桑頓新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/056
• 分類號: H01M10/056;H01M10/0565;H01M10/052
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 齊勝杰

本發明公開一種固態電解質，屬于電池領域，該固態電解質具有對導電粒子有特定識別功能的孔道。同時，本發明公開一種固態電解質的制備方法，采用分子印跡技術以聚合物單體及鋰鹽為功能單體，導電粒子作為模板分子，加入引發劑和交聯劑并溶于溶劑中進行交聯聚合，形成包裹有鋰鹽及導電粒子的聚合物網絡結構，然后再利用洗脫劑將聚合物網絡結構內的導電粒子洗除，去除溶劑后形成具有對導電粒子有特定識別功能的孔道的固態電解質。還公開一種包括正極極片、負極極片、鋁塑膜和上述固態電解質的全固態電池。本發明的固態電解質具有高離子電導率，與正負極界面的相容性強，界面阻抗小，使用其制備的全固態電池電性能大大提高。

技術領域

本發明屬于電池領域，涉及一種固態電解質、此固態電解質的制備方法，以及包括此固態電解質的全固態電池。

背景技術

近年來，隨著電信、電動車等產業的快速發展，動力、儲能等用途的可充電式蓄電池也呈現快速增長。全球環保要求的提高和電動車等新型交通工具的發展，將推動著諸如鋰離子電池、鋰硫電池以及鋰空氣電池等電池產業的迅速發展。然而可充電式蓄電池在實際應用過程中卻存在著一定的安全問題，主要是因其中的有機電解液易發生揮發、泄露，容易誘發著火、爆炸等安全事故。以固態電解質制成的全固態電池，采用固態電解質作為離子導體實現正負極活性物質之間鋰離子的傳遞，同時可以作為隔膜分隔正負極防止內部短路，極大的提高了蓄電池的安全性能。然而，固態電解質存在與電極界面之間的相容性差、界面阻抗大、離子電導率低等特點，限制了固態電池的研究進展。因此，研究和開發與電極界面高相容性及高性能的固態電解質已成為可充電式蓄電池發展的關鍵所在。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為了解決現有技術的上述問題，本發明的目的之一是提供一種具有高離子電導率，與正負極界面高度相容性，減小界面阻抗，提高電池電性能的固態電解質。

本發明的目的之二是提供一種上述固態電解質的制備方法。

本發明的目的之三是提供一種應用上述固態電解質的全固態電池。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：

本發明提供一種固態電解質，所述固態電解質具有對導電粒子有特定識別功能的孔道。

根據本發明，所述導電粒子的粒徑為5-40nm，所述孔道的孔徑為5-40nm。

根據本發明，所述導電粒子為碳納米管、導電石墨、導電碳黑、科琴黑中的一種或幾種。

同時，本發明提供一種固態電解質的制備方法，所述固態電解質采用分子印跡技術以聚合物單體及鋰鹽為功能單體，導電粒子作為模板分子，加入引發劑和交聯劑并溶于溶劑中進行交聯聚合，形成包裹有鋰鹽及導電粒子的聚合物網絡結構，然后再利用洗脫劑將聚合物網絡結構內的導電粒子洗除，去除溶劑后形成具有對導電粒子有特定識別功能的孔道的固態電解質。

根據本發明，所述模板分子、功能單體及交聯劑的摩爾比為1-5:20-100:4-30，其中，功能單體中的聚合物單體與鋰鹽中鋰的摩爾比為6-8:1。

根據本發明，所述導電粒子為碳納米管、導電石墨、導電碳黑、科琴黑中的一種或幾種；

所述導電粒子的粒徑為5-40nm，所述孔道的孔徑為5-40nm。

根據本發明，所述洗脫劑為氯仿、1,2-二氯苯、甲基萘、1-溴-2-甲基萘中的一種或幾種。

根據本發明，所述引發劑為偶氮二異丁腈和/或偶氮二異庚腈，所述引發劑的質量占溶質總重量的0.6-1.2％。