[發明專利]一種全固態電解質及其制備方法和一種鋰電池

有效

• 申請號: 201910172232.8
• 申請日: 2019-03-07
• 公開（公告）號: CN109888369B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 謝海明;張博皓;叢麗娜;劉軍;孫立群;劉佳
• 申請（專利權）人: 東北師范大學
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/0562;H01M10/0565
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 馬小星

本發明屬于固態電解質領域，提供了一種全固態電解質，包含聚己內酯基嵌段共聚物、鋰鹽和多孔剛性材料隔膜；所述聚己內酯基嵌段共聚物和鋰鹽的質量比為(50～90):(10～50)。由實施例結果可知，所述全固態電解質的離子電導率為1.2×10^?5～4.3×10^?4S/cm，電化學窗口達到4.5～5V，鋰離子遷移數達0.4～0.6。本發明還提供了一種所述的全固態電解質的制備方法。本發明所述制備方法操作簡便，實用性強，易于實施。本發明還提供了一種鋰電池，包含所述的全固態電解質或者所述制備方法得到的全固態電解質。

技術領域

本發明涉及固態電解質技術領域，尤其涉及一種全固態電解質及其制備方法和一種鋰電池。

背景技術

新型電化學儲能器件鋰離子電池受到了廣泛的關注，并且已經在生活中的各個領域當中得到了應用，如智能手機、筆記本電腦、iPad等多種3C智能便攜式電子設備以及新能源電動車。隨著人們需求的不斷增長，對鋰離子電池的能量密度要求也在不斷提升，而傳統電解液的能量密度已經接近上線。同時，傳統液態鋰離子電池由于采用有機液態電解液，存在易泄漏、易揮發、易燃燒等安全隱患，安全性有待提高。因此發展固態聚合物鋰離子電池，用固態聚合物電解質取代液態電解質，是解決鋰電池安全問題的有效途徑。

然而，現階段的聚合物電解質在性能上仍有缺陷，如電化學穩定窗口較窄(≤4V)，不能搭配高電壓的正極材料，能量密度偏低；固態聚合物電解質的離子電導率相對于液態電解質仍然很低；離子遷移數低，導致電池內部濃差極化大，影響電池的能量密度和功率密度等問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種全固態電解質及其制備方法和一種鋰電池，本發明提供的全固態電解質同時具有較寬的電化學穩定窗口、高的離子電導率和高的離子遷移數。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種全固態電解質，包含聚己內酯基嵌段共聚物、鋰鹽和多孔剛性材料隔膜；

所述聚己內酯基嵌段共聚物和鋰鹽的質量比為(50～90):(10～50)。

優選的，所述聚己內酯基嵌段共聚物包含聚己內酯-聚三亞甲基碳酸酯-聚己內酯、聚己內酯-聚碳酸亞丙基酯-聚己內酯和聚己內酯-聚環氧乙烷-聚己內酯中的一種、兩種或三種。

優選的，所述聚己內酯基嵌段共聚物中聚己內酯鏈段的數均分子量為0.4～5萬，聚三亞甲基碳酸酯鏈段、聚碳酸亞丙基酯鏈段和聚環氧乙烷鏈段的數均分子量獨立地為3～50萬。

優選的，所述鋰鹽包含雙(三氟甲烷磺酰)亞胺鋰、高氯酸鋰、六氟磷酸鋰、六氟合砷酸鋰、四氟硼酸鋰、甲基磺酸鋰和二草酸硼酸鋰中的一種或多種。

優選的，所述多孔剛性材料隔膜的組分包含多孔纖維素、多孔玻璃纖維、多孔聚乙烯和多孔聚丙烯中的一種或幾種。

優選的，所述全固態電解質的厚度為20～120μm。

本發明還提供了一種所述的全固態電解質的制備方法，包含如下步驟：

(1)將聚己內酯基嵌段共聚物、鋰鹽和有機溶劑混合，得到混合料液；

(2)將所得混合料液在多孔剛性材料隔膜上進行成膜，得到全固態電解質。

優選的，所述有機溶劑的體積和聚己內酯基嵌段共聚物的質量比為(2～6)mL:1g。

本發明還提供了一種鋰電池，包含所述的全固態電解質或者所述制備方法得到的全固態電解質。

優選的，還包含正極和負極，所述正極包括鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鋰鎳鈷氧、鋰鎳鈷錳氧和磷酸鐵錳鋰中的一種或多種，所述負極為鋰。