[發明專利]固態電解質、固態鋰離子電池及其制備方法

有效

• 申請號: 202010104857.3
• 申請日: 2020-02-20
• 公開（公告）號: CN111193066B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 顧圓春;劉光燁
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;H01M10/0525
• 代理公司: 青島聯智專利商標事務所有限公司 37101
• 代理人: 李升娟

1.一種制備固態電解質的方法，其特征在于，所述方法包括：

將二苯甲酮溶于預干燥處理后的支鏈聚甲基丙烯酸甲酯中，獲得質量分數為5-10%的溶液，攪拌并靜置一定時間，形成二苯甲酮/支鏈聚甲基丙烯酸甲酯溶液；

將預干燥處理后的聚環氧乙烷、雙三氟甲基磺酰亞胺粉體及二氧化硅粉體混合均勻，形成初級混合物，將所述二苯甲酮/支鏈聚甲基丙烯酸甲酯溶液加入至所述初級混合物中，形成糊狀混合物；所述糊狀混合物中，聚環氧乙烷、雙三氟甲基磺酰亞胺、支鏈聚甲基丙烯酸甲酯、二氧化硅的摩爾比為8-10：1-2：2-3：1-2；

將所述糊狀混合物真空密封，在90-120℃下靜置一定時間，獲得具有凝膠態聚環氧乙烷的混合物；

將所述具有凝膠態聚環氧乙烷的混合物夾于兩層聚脂薄膜之間，在90-120℃下熱壓，獲得電解質膜；

用紫外燈照射所述電解質膜，聚環氧乙烷、雙三氟甲基磺酰亞胺、支鏈聚甲基丙烯酸甲酯、及二氧化硅在光引發下交聯，形成四元固態聚合物電解質；所述紫外燈的輻射功率為320-380W，光照時間為1-5min 。

2.一種固態電解質，其特征在于，所述固態電解質是由摩爾比為8-10：1-2：2-3：1-2的聚環氧乙烷、雙三氟甲基磺酰亞胺、支鏈聚甲基丙烯酸甲酯、二氧化硅在光引發下交聯而成的四元固態聚合物電解質，且采用上述權利要求1所述的制備固態電解質的方法制備而成。

3.一種制備固態鋰離子電池的方法，其特征在于，所述方法包括：

將4V級彈性正極層、固態電解質層和彈性負極層順序疊加在一起，形成電池芯，在10Mpa以下的壓力下、75-105℃的溫度下熱壓5-30min，并冷卻；

然后，在冷卻后的電池芯兩側加上封裝膜進行封裝，并引出正極、負極，獲得彈性固態鋰離子電池；

其中，所述彈性正極層是在彈性導電基底上涂敷包括有正極活性物質、導電劑、聚合物及溶劑的正極漿料而成；

所述彈性負極層是在彈性導電基底上涂敷包括有負極活性物質、導電劑、聚合物及溶劑的負極漿料而成；

所述固態電解質層中的固態電解質采用下述方法制備：

將二苯甲酮溶于預干燥處理后的支鏈聚甲基丙烯酸甲酯中，獲得質量分數為5-10%的溶液，攪拌并靜置一定時間，形成二苯甲酮/支鏈聚甲基丙烯酸甲酯溶液；

將預干燥處理后的聚環氧乙烷、雙三氟甲基磺酰亞胺粉體及二氧化硅粉體混合均勻，形成初級混合物，將所述二苯甲酮/支鏈聚甲基丙烯酸甲酯溶液加入至所述初級混合物中，形成糊狀混合物；所述糊狀混合物中，聚環氧乙烷、雙三氟甲基磺酰亞胺、支鏈聚甲基丙烯酸甲酯、二氧化硅的摩爾比為8-10：1-2：2-3：1-2；

將所述糊狀混合物真空密封，在90-120℃下靜置一定時間，獲得具有凝膠態聚環氧乙烷的混合物；

將所述具有凝膠態聚環氧乙烷的混合物夾于兩層聚脂薄膜之間，在90-120℃下熱壓，獲得電解質膜；

用紫外燈照射所述電解質膜，聚環氧乙烷、雙三氟甲基磺酰亞胺、支鏈聚甲基丙烯酸甲酯、及二氧化硅在光引發下交聯，形成四元固態聚合物電解質；所述紫外燈的輻射功率為320-380W，光照時間為1-5min 。

4.根據權利要求3所述的制備固態鋰離子電池的方法，其特征在于，所述彈性正極層采用下述方法制備：

將所述正極活性物質、所述導電劑、所述聚合物及所述溶劑按照質量比為1-9：1-6：1-6：1-300的比例配置成正極漿料；

將所述正極漿料涂敷在所述彈性導電基底上，靜置一定時間后，在80-180℃的溫度下干燥，獲得所述彈性正極層。

5.根據權利要求3所述的制備固態鋰離子電池的方法，其特征在于，所述彈性負極層采用下述方法制備：

將所述負極活性物質、所述導電劑、所述聚合物及所述溶劑按照質量比為1-9：1-6：1-6：1-300的比例配置成負極漿料；

將所述負極漿料涂敷在所述彈性導電基底上，靜置一定時間后，在80-180℃的溫度下干燥，獲得所述彈性負極層。

6.一種固態鋰離子電池，其特征在于，所述固態鋰離子電池采用上述權利要求3至5中任一項所述的制備固態鋰離子電池的方法制備而成。