[發明專利]PEO膜及其制備方法與固態電池

有效

• 申請號: 202010217510.X
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111370761B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 王康平;曹晨;陳超;李旭;李洋
• 申請（專利權）人: 中航鋰電技術研究院有限公司
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;H01M10/052
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 李迪

本發明涉及電池領域，公開一種PEO膜及其制備方法與固態電池。該PEO膜的分子結構中包括結構單元B，結構單元B包含?CH＝CH?O?。利用該PEO膜能夠改善目前的PEO膜不能兼顧導電性和其與正負極的接觸性能以及自身穩定性的問題，達到提高PEO膜導電率和自身穩定性的目的。

技術領域

本發明涉及電池術領域，特別涉及一種PEO膜及其制備方法與固態電池。

背景技術

隨著便攜式電子設備、可穿戴式電子設備及環保綠色電動機車的興起，研發柔性和高安全可靠性高電源設備的需求越來越大。

固態電池由于采用固態的聚合物電解質代替傳統的液態電解質，因此不存在漏液與燃燒爆炸等安全問題。固態電池中聚合物電解質是一種以固態離子導體形式存在的聚合物多相復合材料，可同時作為隔膜和電解質使用。

PEO基電解質膜由于具有較好的鋰離子傳輸性能、易加工性和熱塑性好等優點，成為目前使用較多的電解質膜。但PEO隔膜的合適工作溫度在70-80℃，常溫下(25℃)鋰離子傳導速率大幅下降。目前解決方案主要為在PEO中添加鋰離子導體粉末，常用的鋰離子導體粉末均為固相，其與正負極的接觸和穩定性都存在一定性的問題。因此，利用目前的方法雖能在一定程度上解決PEO常溫導電不佳的問題，但是會影響電解質膜與正負極的接觸性能以及自身的穩定性，進而影響電池的循環性能。

發明內容

本發明提供了一種PEO膜及其制備方法與固態電池，用于改善目前的PEO膜不能兼顧導電性和其與正負極的接觸性能以及自身穩定性的問題。

為達到上述目的，本發明提供以下技術方案：

一種PEO膜，所述PEO膜分子結構中包括結構單元B，所述結構單元B包含-CH＝CH-O-。

本發明提供的PEO膜，由于在PEO膜的分子結構中形成了含有-CH＝CH-O-的結構單元B，在該結構單元B中，與烯相鄰的氧原子有孤對電子，相對于飽和烴，結構單元B更傾向于將電子轉移給雙鍵，以提高雙鍵的電子云密度，使之更適合于與Li⁺結合，進而提高鋰離子的傳輸能力。本發明提供的PEO膜從PEO自身對其進行改性，而非加入額外的固相結構的鋰離子導體粉末，因此，本發明提供的PEO膜與正負極具有較好的粘結性，在組裝成電池后能夠與正負極保持良好的接觸，避免脫落。同時，由于本發明的PEO膜未添加固體粉末，自身為一體結構，自身的結構緊密度更高，因此，該PEO膜具有更好的穩定性。由此，本發明的PEO膜在能夠有效改善PEO膜導電性的情況下還能保持良好的結構穩定性。

一種PEO膜的制備方法，包括以下步驟：

使環氧乙烷單體與含F環醚單體發生共聚反應，得到含有結構單元D的聚合物前驅體，其中，所述結構單元D中含有-C₂H₃F-O-；

所述聚合物前驅體經脫F處理形成含有結構單元B的聚合物膠液，所述聚合物膠液經成膜處理后得到所述PEO膜；其中，所述結構單元B中含有-CH＝CH-O-。

利用本發明的制備方法得到的PEO膜，在最終制備得到的PEO膜中形成了含有-CH＝CH-O-的結構單元B，由于在該結構單元B中，與烯相鄰的氧原子有孤對電子，相對于飽和烴，結構單元B更傾向于將電子轉移給雙鍵，以提高雙鍵的電子云密度，使之更適合于與Li⁺結合，進而提高鋰離子的傳輸能力。本發明提供的制備方法從PEO自身對其進行改性，而非加入額外的固相結構的鋰離子導體粉末，因此，利用本發明提供制備方法得到的PEO膜與正負極具有較好的粘結性，在組裝成電池后能夠與正負極保持良好的接觸，避免脫落。同時，利用該制備方法得到的PEO膜未添加固體粉末，自身為一體結構，自身的結構緊密度更高，因此，該PEO膜具有更好的穩定性。由此，利用本發明的制備方法得到的PEO膜在能夠有效改善PEO膜導電性的情況下還能保持良好的結構穩定性。