[發明專利]固態電解質膜、固態鋰離子電池及其制備方法

有效

• 申請號: 202010793528.4
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN112038692B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 楊濤;于清江;江柯成;陳先金;黃善鵬;姜斌;龍繪錦
• 申請（專利權）人: 江蘇正力新能電池技術有限公司
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;H01M10/058;H01M10/0525
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 潘俊達;郭寶煊

本發明屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種固態電解質膜，包括以下質量分數的組成：經過堿洗干燥的聚偏氟乙烯3～7％、原位聚合單體3～7％、引發劑0.03～0.07％、快離子導體10～20％、穩定劑0.01～0.05％、分散劑0.01～0.05％、鋰鹽5～16％、第一有機溶劑50～70％。另外，本發明還涉及一種固態鋰離子電池及其制備方法。相比于現有技術，本發明的固態電解質膜具有較高的離子電導率且穩定性好，固態鋰離子電池則具有良好的綜合性能。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種固態電解質膜、固態鋰離子電池及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池是目前最具有發展前途和應用前景的高能二次電池，鋰離子電池具有對環境污染小、工作電壓高、循環周期長和比容量大等優點，現已廣泛應用于汽車動力電池。是目前具有市場推廣應用的新型新能源電池。然而，現有鋰電池大都采用液態電解液，容易發生溶液泄漏，存在易燃易爆的危險。因此，提高現有鋰電池的安全性是目前亟待解決的問題。

鋰電池電解液的主要由溶劑、電解質、添加劑組成，其中溶劑主要有碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯等，屬于易燃品。由于鋰電池充放電產生熱量，形成高溫，尤其是過充時熱量急劇累計，極易發生燃燒和爆炸。目前不斷研究新型電解質鋰鹽、功能添加劑，但在解決易燃爆炸方面還存在諸多瓶頸。特別是隨著一些高能量密度、高活性正極材料的開發，電解液已越來越難適應。

為此，固態電解質是解決目前鋰電池易燃易爆的較佳選擇。根據已有報道，目前已有氧化物、硫化物、聚合物等固態電解質被開發。但是，上述單一固態電解質依舊存在諸多問題，比如氧化物雖然電導率高，但界面性能不好。而聚合物電解質為凝膠態，一方面電導率低，另一方面其強度較差，而且電導率性能只有在高溫時才能夠得到發揮。硫化物則結構不穩定易膨脹，副反應多，且制備過程會造成環境污染。

發明內容

本發明的目的之一在于：針對現有技術的不足，而提供一種固態電解質膜，具有較高的電導率，穩定性好。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種固態電解質膜，包括以下質量分數的組成：經過堿洗干燥的聚偏氟乙烯3～7％、原位聚合單體3～7％、引發劑0.03～0.07％、快離子導體10～20％、穩定劑0.01～0.05％、分散劑0.01～0.05％、鋰鹽5～16％、第一有機溶劑50～70％。

作為本發明所述的固態電解質膜的一種改進，所述原位聚合單體包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸聚乙二醇酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、乙烯基正丁醚、乙烯基甲醚、馬來酸酐、苯乙烯和乙酸乙酯中的至少兩種。

作為本發明所述的固態電解質膜的一種改進，所述快離子導體包括Li₇La₃Zr₂O₁₂、Li_xLa₃Zr_yAl_2-yO₁₂、Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃、Li_1.5Al_0.5Ge_1.5(PO₄)₃、Li_2.88PO_3.73N_0.14中的至少一種。

作為本發明所述的固態電解質膜的一種改進，所述引發劑包括異丙苯過氧化氫、過氧化二異丙苯、過氧化二特丁基、過氧化二苯甲酰、過氧化十二酰、過氧化苯甲酸特丁酯、過氧化特戊酸特丁酯、過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化二碳酸二環己酯、過氧化苯甲酰、過氧化月桂酰、異丙苯過氧化氫、叔丁基過氧化氫、過氧化二叔丁基、過氧化甲乙酮、過氧化環己酮、過硫酸鉀、過硫酸鈉和過硫酸銨中的至少一種。