[發明專利]一種聚合物電池及其制備方法

在審

• 申請號: 201811507151.0
• 申請日: 2018-12-11
• 公開（公告）號: CN109585918A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 姚學永;黃劍
• 申請（專利權）人: 廣東永邦新能源股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;H01M10/0525;H01M10/058;B82Y30/00
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本發明涉及聚合物電池技術領域，具體是一種聚合物電池及其制備方法，所述聚合物電池由正極體系、負極體系和聚合物電解質組成，所述聚合電解質包括PEO基體或者PEO共聚物基體10?12重量份、鋰鹽1?3重量份、N，N?二甲基甲酰胺15?50重量份和增塑劑5?15重量份，本發明以PEO基體或者PEO共聚物的共聚物為基體，制備的電解質膜均勻致密、電導率高、電化學窗口大、機械性能優良，滿足全固態鋰離子電池用聚合物電解質的要求。

技術領域

本發明涉及聚合物電池技術領域，具體是一種聚合物電池及其制備方法。

背景技術

鋰離子二次電池具有常見的結構特征，包括陰極、陽極、有機 電解質和配置在電極間的鋰離子可透過隔膜。發生在電極上的氧化還 原反應產生電能。依據所使用的電解質種類可將鋰離子二次電池分成兩類：使用液體電解質的聚合物電池和使用固體聚合物電解質的鋰離子聚合物電池。

含有液體電解質的聚合物電池，由于液體電解質與電極材料、封裝材料緩慢地相互作用和反應，長期服役時溶劑容易干涸、揮發、泄露，電極材料容易被腐蝕，影響電池壽命。另外，采用有機電解液的鋰離子充電電池，過度充電、內部短路等異常情況發生時可能導致電解液發熱，有自燃或爆炸的危險。

固體聚合物電解質的鋰離子聚合物電池不采用液體電解液，而是采用固體電解質，不易燃燒，其安全性可大幅提高。并且，在理想狀態下，固態時鋰的擴散速度(離子傳導率)較液體電解液時高，理論上可實現更高的輸出。為了克服液態電解質鋰離子電池的安全問題，提高能量密度，目前科研界和工業界都在研發以及生產全固態電池，也就是把傳統的鋰離子電池的隔膜和電解液，換成固態的電解質材料，開辟了鋰電池新的發展方向。

發明內容

本發明的目的在于提供一種安全可靠、能量密度高的聚合物電池及其制備方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案，

一種聚合物電池，所述聚合物電池由正極體系、負極體系和聚合物電解質組成，所述聚合電解質包括PEO基體或者PEO共聚物基體10-12重量份、鋰鹽1-3重量份、N，N-二甲基甲酰胺15-50重量份和增塑劑5-15重量份。

所述PEO共聚物基體為聚氧化乙烷-b-聚丙烯酸叔丁酯，聚氧化乙烷-b-聚丙烯酸叔丁酯的制備方法為：將1mmol PEO-Br、1mmol PMDETA、50-200mmol tBA及不超過總質量20%的丙酮，加到聚合管內，待充分溶解后，經過氮氣-液氮冷凍-抽真空-溶解的過程，重復三次操作，第三次在冷凍時加入1mmol CuBr，再重復三次氮氣-液氮冷凍-抽真空-溶解的操作，封管后，60攝氏度攪拌反應4h，聚合液用無水二氯甲烷稀釋，過中性的氧化鋁柱除去銅鹽，旋轉蒸發除去溶劑，得到聚氧化乙烷-b-聚丙烯酸叔丁酯。

所述鋰鹽選自以下組份：LiPF₆、 LiAsF₆、LiClO₄、LiN(CF₃SO₂)₂、LiBF₄、LiCF₃SO₃和LiSbF₆的一種或多種。

所述增塑劑為質量比為1：1：1-1：4：1的碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯的組合物。

所述聚合電解質還包括1-5重量份納米氧化鎳。

一種聚合物電池的制備方法，它是按以下步驟實現：

步驟一：在惰性氣體的保護下，PEO基體或者PEO共聚物基體和鋰鹽溶解在N，N-二甲基甲酰胺中，加入增塑劑，攪拌，混合均勻得到透明粘稠液；

步驟二：將透明粘稠液澆注于聚四氟乙烯板上流延成膜，真空干燥后得到所述所述聚合電解質。