[發明專利]一種復合聚合物電解質膜的制備方法和鋰離子電池

有效

• 申請號: 201810374630.3
• 申請日: 2018-04-24
• 公開（公告）號: CN108400380B
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 唐偉超;徐延銘;李俊義;李素麗;趙偉
• 申請（專利權）人: 珠海冠宇電池股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;H01M10/0525;H01M10/058;C08F283/06;C08F220/14;C08F220/44;C08F220/28;C08F218/04
• 代理公司: 廣東朗乾律師事務所 44291
• 代理人: 楊煥軍

一種復合聚合物電解質膜的制備方法和鋰離子電池，電解質膜的制備步驟如下：將碳酸酯官能化乙烯基單體和聚醚結構單體與溶劑在惰性氣體氛圍下攪拌混合，然后加入引發劑，在惰性氣體氛圍中進行反應，干燥提純后得到碳酸酯官能化乙烯基共聚物；將得到的碳酸酯官能化乙烯基共聚物與無機填料加入溶劑中攪拌混合，得到混合均勻的混合液；將混合液均勻涂布在模具上，真空干燥蒸干溶劑后，得到復合聚合物電解質膜。本發明的電解質膜具有更好的保液率、更高的鋰離子電導率、更優越的力學性能、良好的機械加工性能、更好的電化學穩定性和更好的應用前景。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種聚合物鋰離子電池的復合聚合物電解質膜的制備方法和使用該聚合物電解質膜的鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池具有功率密度高、能量密度高和無記憶效應等優點，在消費電子、醫療電子等領域已得到廣泛應用，并逐漸運用于電動汽車、儲能等新興領域。由于鋰離子電池中使用液態電解質，盡管人們對使用液態電解質的鋰離子電池在正負極材料的選擇及改性、使用功能電解液和減少電芯內阻等方面做了很多嘗試，但仍難以避免在使用過程中電池存在漏液、過熱、熱失控、燃燒爆炸等安全問題。

半固態聚合物鋰離子電池由于具有高電導率、高能量密度和較好的安全性能，一直是研究熱點。目前鋰離子電池所使用的半固態電解質主要以聚醚系、聚甲基丙烯酸甲酯系、聚丙烯腈系和聚偏氟乙烯系等聚合物為主，但聚合物凝膠電解質存在機械強度差、電化學穩定性欠佳和保液率低等問題。

為改善聚醚系、聚甲基丙烯酸甲酯系、聚丙烯腈系和聚偏氟乙烯系等聚合物凝膠電解質存在的吸液率和保液率低、室溫電導率低和力學性能差等缺點，人們提出了不同的解決辦法。如專利號為201210276094.6的中國發明專利公開的一種多組分聚合物凝膠電解質的制備方法，該復合凝膠聚合物電解質至少包含聚醚系、聚甲基丙烯酸甲酯系、聚丙烯腈系和聚偏氟乙烯系至少一種相關結構聚合物，具有較高的電導率，但電化學穩定性較差，制備流程繁瑣。公開號為CN106654365A的中國發明專利申請公開了一種以聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、聚芳醚、聚酯等聚合物高分子材料制備的多層復合凝膠電解質，該聚合物通過引入不同的高分子材料結構，在一定程度上可以綜合各種材料的優點，但仍存在吸液率低、電導率低的不足，導致其組裝的鋰離子電池電化學性能欠佳。

發明內容

本發明的目的在于提供一種復合聚合物電解質膜的制備方法及使用該復合聚合物電解質膜的鋰離子電池，該復合聚合物電解質膜在室溫下具有更高的鋰離子電導率，更好的保液率，以及更優良的機械強度和電化學穩定性。

為了實現上述目的，本發明采取如下的技術解決方案：

一種復合聚合物電解質膜的制備方法，包括以下步驟：

將碳酸酯官能化乙烯基單體和聚醚結構單體與溶劑在惰性氣體氛圍下攪拌混合，碳酸酯官能化乙烯基單體和聚醚結構單體的質量份數分別為10～50份和50～90份，然后加入0.1～1質量份的引發劑，在惰性氣體氛圍中進行反應，干燥提純后得到碳酸酯官能化乙烯基共聚物；

將得到的碳酸酯官能化乙烯基共聚物與無機填料加入溶劑中攪拌混合，得到混合均勻的混合液，碳酸酯官能化乙烯基共聚物與無機填料的質量份數分別為70～95份和0～5份；

將混合液均勻涂布在模具上，真空干燥蒸干溶劑后，得到復合聚合物電解質膜。

進一步的，所述碳酸酯官能化乙烯基單體為具有碳酸結構和可聚雙鍵的碳酸基聚合單體。

進一步的，所述碳酸酯官能化乙烯基單體為乙烯基碳酸乙烯酯、烯丙基甲基碳酸酯、碳酸丙烯乙酯、順式-3-己烯醇碳酸甲酯、甲酸二酯、碳酸烯丙基苯酯中的至少一種。

進一步的，所述聚醚結構單體為聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯、聚乙二醇甲醚丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯或丙烯腈中的一種或幾種。