[發明專利]聚硅氧烷復合電解質、其應用及其制備方法

有效

• 申請號: 201911130692.0
• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN110931850B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 劉楊;周曉宇;郭炳焜;周晶晶
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;H01M10/0525
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

1.一種聚硅氧烷復合電解質，其特征在于：原料主要由氨基-硅氧烷有機單體、高分子聚合物及鋰鹽組分組成，按照原料組分摩爾百分比含量計算，氨基-硅氧烷有機單體組分含量為整體固態電解質的10.0～40.0mol％，高分子聚合物的組分含量為整體固態電解質的50.0～80.0mol％，鋰鹽的組分含量為整體固態電解質的1.0～12.5mol％；氨基-硅氧烷有機單體通過水解縮合反應，在電極材料表面原位聚合生成硅氧烷鏈狀聚合物，并使硅氧烷鏈狀聚合物、高分子聚合物及鋰鹽進行固化結合，形成復合固態電解質。

2.根據權利要求1所述聚硅氧烷復合電解質，其特征在于：按照原料組分摩爾百分比含量計算，氨基-硅氧烷有機單體組分含量為整體固態電解質的12.90～25.00mol％，高分子聚合物的組分含量為整體固態電解質的72.73～77.42mol％，鋰鹽的組分含量為整體固態電解質的9.68～12.5mol％。

3.根據權利要求1所述聚硅氧烷復合電解質，其特征在于：所述氨基-硅氧烷有機單體的化學式為：

其中，R為烷基，R的碳原子數1～10；R′為—(CH₂)_n-NH₂，4≥n≥2。

4.根據權利要求1所述聚硅氧烷復合電解質，其特征在于：所述氨基-硅氧烷有機單體為三乙氧基-氨丙基硅烷單體和三甲氧基-氨丙基硅烷單體中的任意一種或者兩種單體的混合物。

5.根據權利要求1所述聚硅氧烷復合電解質，其特征在于，所述高分子聚合物采用如下有機物中的任意一種或者任意幾種組合：聚環氧乙烷(PEO)、聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚環氧丙烷(PPO)、聚偏氯乙烯(PVDC)、聚碳酸乙烯酯(PEC)、聚三亞甲基碳酸酯(PTMC)、聚碳酸丙烯酯(PPC)。

6.根據權利要求1所述聚硅氧烷復合電解質，其特征在于，所述鋰鹽采用如下鋰鹽中的任意一種或者任意幾種組合：LiClO₄、LiPF₆、LiBF₄、LiAsF₆、LiFSI、LiTFSI、LiCF₃SO₃。

7.一種權利要求1所述聚硅氧烷復合電解質的應用，其特征在于：在正極材料表面結合所述復合固態電解質，得到復合固態電解質膜，并結合負極材料組裝二次鋰離子固態電池。

8.根據權利要求7所述聚硅氧烷復合電解質的應用，其特征在于，所裝配的固態電池的正極材料為以下的任意一種或任意幾種的組合：鋰鈷氧化物、鋰鎳氧化物、鋰錳氧化物、聚陰離子正極材料、三元正極材料。

9.根據權利要求8所述聚硅氧烷復合電解質的應用，其特征在于：所述正極材料LiFePO₄或LiMn_0.8Fe_0.2PO₄。

10.一種權利要求1所述聚硅氧烷復合電解質的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

a.采用氨基-硅氧烷有機單體、高分子聚合物及鋰鹽作為原料，先將高分子聚合物、鋰鹽溶解在溶劑中，再將去離子水和氨基-硅氧烷單體依次加入，攪拌混合，獲得均勻漿料；

b.將在所述步驟a中得到的混合漿料涂覆在正極材料表面，形成涂覆漿料膜；

c.將在所述步驟b中得到的涂覆漿料膜的正極材料加熱，直至涂覆漿料膜固化成固體膜，使氨基-硅氧烷單體在正極材料表面進行原位聚合生成硅氧烷鏈狀聚合物；并在加熱條件下使硅氧烷鏈狀聚合物、高分子聚合物及鋰鹽進行固化結合；同時除去溶劑；從而制備與正極材料表面緊密結合的復合固態電解質。