[發明專利]應用于鋰電池的固態電解質及其制備方法

在審

• 申請號: 201810022460.2
• 申請日: 2018-01-10
• 公開（公告）號: CN108199081A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 陳瀚林;陳世忠
• 申請（專利權）人: 蘇州氟特電池材料股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565
• 代理公司: 蘇州市港澄專利代理事務所(普通合伙) 32304
• 代理人: 包華娟

本發明揭示了一種應用于鋰電池的固體電解質及其制備方法，其中所述固態電解質至少由三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)、塑晶以及鋰鹽構成。利用塑晶作為基質的固態電解質，可以利用塑晶相的高極性和高擴散性解離鋰鹽，保證制得的固態電解質具有較高的離子電導率和電化學窗口穩定性，而聚合物與塑晶的復合可以提高固態電解質的成膜性和機械強度，塑晶還同時充當增塑劑的作用，包裹在聚合物的孔道中保證固態電解質較高的離子電導率。

技術領域

本發明屬于能源電池技術領域，具體涉及一種應用于鋰電池的固態電解質及其制備方法。

背景技術

目前主要的儲能裝置包括化學電源儲能、機械儲能。相比于機械儲能對環境的較高要求，化學儲能比如鋰離子電池、鉛酸電池、液流電池等因其具有較高的能量密度和功率密度，以及易攜帶性，被廣泛應用在消費電子和電動汽車領域。

目前市面上所使用的鋰離子電池主要還是采用液體電解質材料。但液體電解質發展至今，仍然存在諸多問題，例如：能量密度提高潛力不大，液體電解質含有大量有機溶劑，容易出現泄漏，腐蝕電極甚至發生氧化燃燒，存在易著火爆炸等安全隱患，對封裝要求高，尺寸固定，不能適應電子產品向靈活化、微型化發展的需求。因此，人們開始越來越投入到其它電解質材料的開發研究上。

固態電解質由于不存在液體電解質電池所存在的漏液問題，且在設計上自由度大，可以制成任意形狀和尺寸的電池，因而成為了近年來研究的熱門。但是固態電解質的常溫離子傳導率相對液體電解質較低，難以達到實際應用水平。因此，提高室溫下離子傳導率對制備高性能固體電解質具有重要的研究意義。

發明內容

本發明一實施例提供一種應用于鋰電池的固態電解質，其具有較好的離子電導率，該固態電解質至少由三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)、塑晶以及鋰鹽構成。

一實施例中，所述塑晶選自丁二腈，新戊二醇，三羥甲基乙烷，季戊四醇，樟腦，咪唑及其衍生物季銨鹽，吡啶及其衍生物季銨鹽中的一種或多種的組合。

一實施例中，所述鋰鹽選自LiTFSI。

一實施例中，所述固態電解質中三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的質量占比為2～20wt.％。

一實施例中，所述固態電解質中三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的質量占比為5～10wt.％。

一實施例中，所述固態電解質中三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的質量占比為7～7.5wt.％。

一實施例中，所述固態電解質的室溫電導率為3*10^-4～10*10^-4S cm^-1。

本發明一實施例還提供一種如上所述的應用于鋰電池的固態電解質的制備方法，該方法包括：

在設定溫度下，通過磁力攪拌將鋰鹽溶解在塑晶中，得到前驅體溶液；

向所述前驅體溶液中加入三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)和引發劑，繼續加熱并磁力攪拌至均勻混合，得到凝膠狀電解質；

采用溶液澆鑄法將所述凝膠狀電解質澆鑄成膜，待冷卻后得到所述固態電解質。

一實施例中，所述引發劑為偶氮二異庚腈(ABVN)。

一實施例中，所述方法在惰性氣體氛圍中完成。

與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下有益效果：

利用塑晶作為基質的固態電解質，可以利用塑晶相的高極性和高擴散性解離鋰鹽，保證制得的固態電解質具有較高的離子電導率和電化學窗口穩定性，而聚合物與塑晶的復合可以提高固態電解質的成膜性和機械強度，塑晶還同時充當增塑劑的作用，包裹在聚合物的孔道中保證固態電解質較高的離子電導率。

附圖說明