[發(fā)明專(zhuān)利]一種固態(tài)鋰電池含硅氧環(huán)聚合物電解質(zhì)及制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010882398.1
• 申請(qǐng)日: 2020-08-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111987353A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳慶;李國(guó)松;廖健淞;司文彬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M10/0565
• 分類(lèi)號(hào): H01M10/0565;H01M10/058;H01M10/0525;H01M10/42;C08J3/24;C08G77/06;C08G73/02;C08L79/02;C08L83/04
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本發(fā)明提出一種固態(tài)鋰電池含硅氧環(huán)聚合物電解質(zhì)及制備方法，所述聚合物電解質(zhì)是將二甲基二氯硅烷、乙二胺和有機(jī)溶劑混合，然后加入鹽酸并升溫低速攪拌進(jìn)行水解反應(yīng)，得到初縮聚環(huán)體，接著加入濃硫酸升溫?cái)嚢璺磻?yīng)，再利用堿性溶液中和，得到含硅氧環(huán)的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)聚合物，接著與鋰鹽、有機(jī)環(huán)氧樹(shù)脂混合均勻后涂布、壓平、烘干而制得。本發(fā)明提供的方法制得的含硅氧環(huán)三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)聚合物電解質(zhì)材料，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，機(jī)械強(qiáng)度高，從而可有效改善鋰電池的倍率性能和循環(huán)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰電池的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種固態(tài)鋰電池含硅氧環(huán)聚合物電解質(zhì)及制備方法。

背景技術(shù)

隨著高新技術(shù)的發(fā)展，鋰離子電池作為能量密度高、充電速度快、自放電率低、循環(huán)壽命長(zhǎng)以及無(wú)記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)的電化學(xué)儲(chǔ)能器件，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)、智能手機(jī)、儲(chǔ)能等諸多領(lǐng)域。鋰離子電池主要由正極、負(fù)極和電解質(zhì)三部分構(gòu)成，其中，電解質(zhì)作為L(zhǎng)i^＋在正負(fù)極之間傳導(dǎo)的通道，扮演著十分重要的角色。其中，電解質(zhì)的性能直接影響著鋰離子電池的容量、使用溫度、安全性和循環(huán)性能等性能指標(biāo)。

近年來(lái)，人們對(duì)消費(fèi)電子產(chǎn)品和電動(dòng)汽車(chē)等的鋰離子電池安全性、能量密度等要求的不斷提升，傳統(tǒng)液態(tài)有機(jī)電解液的鋰離子電池存在電解液泄漏、揮發(fā)，受到撞擊時(shí)甚至易發(fā)生短路引起燃燒、爆炸等安全隱患。開(kāi)發(fā)兼顧兩者性能的高性能鋰離子電池迫在眉睫。固態(tài)電解質(zhì)作為一類(lèi)高安全的電解質(zhì)體系,具有避免電池內(nèi)部短路、防止電解液泄露、不含易燃易爆成分等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

固態(tài)聚合物電解質(zhì)有著獨(dú)特的優(yōu)異性能，具備良好的可加工性能、良好的柔性，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，穩(wěn)定的界面兼容性以及能夠更好地適應(yīng)電極材料充放電過(guò)程中的體積變化等；與液態(tài)鋰離子電池相比，全固態(tài)聚合物鋰電池在高安全性和高能量密度方面有著顯著的優(yōu)勢(shì)。但是，固態(tài)聚合物電解質(zhì)的機(jī)械強(qiáng)度較差，離子電導(dǎo)率較低，導(dǎo)致鋰電池結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和倍率性能較差等問(wèn)題，制約了其在鋰電池電解質(zhì)中的工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。

中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?01610829352.7公開(kāi)了一種復(fù)合型固態(tài)聚合物電解質(zhì)及其制備方法與應(yīng)用，復(fù)合型固態(tài)聚合物電解質(zhì)由烯酸酯類(lèi)單體、多孔支撐基體、鋰鹽、添加劑、引發(fā)劑制備而成，其中：烯酸酯類(lèi)單體與添加劑的質(zhì)量比為1-10:1，鋰鹽的加入量占烯酸酯類(lèi)單體和添加劑總質(zhì)量的5-30%，引發(fā)劑與烯酸酯類(lèi)單體的質(zhì)量比為1-10:100。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?01810061344.1公開(kāi)了一種全固態(tài)復(fù)合聚合物電解質(zhì)及其制備方法，包括如下重量百分比的組分：作為填料的多金屬氧酸鹽1-80%、鋰鹽或鈉鹽1-50%、高分子聚合物1-90%以及添加劑0-40%；該高分子聚合物為聚氧化乙烯、聚丙烯腈，聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、(偏氟乙烯-六氟丙烯)共聚物和聚氯化乙烯中的至少一種。

為了提高固態(tài)聚合物電解質(zhì)的機(jī)械強(qiáng)度，進(jìn)而提升鋰電池結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和倍率性能，有必要提出一種新型固態(tài)聚合物電解質(zhì)，進(jìn)而有效促進(jìn)了聚合物固態(tài)電解質(zhì)的發(fā)展和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)目前鋰電池固態(tài)聚合物電解質(zhì)的機(jī)械強(qiáng)度較低，導(dǎo)致鋰電池結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和倍率性能較差的問(wèn)題缺陷，本發(fā)明提出一種固態(tài)鋰電池含硅氧環(huán)聚合物電解質(zhì)及制備方法，從而提高提高了聚合物電解質(zhì)的機(jī)械強(qiáng)度，進(jìn)而改善了鋰電池的倍率性能和循環(huán)性能。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種固態(tài)鋰電池含硅氧環(huán)聚合物電解質(zhì)，所述聚合物電解質(zhì)是將二甲基二氯硅烷、乙二胺和有機(jī)溶劑混合，然后加入鹽酸并升溫低速攪拌進(jìn)行水解反應(yīng)，得到初縮聚環(huán)體，接著加入濃硫酸升溫?cái)嚢璺磻?yīng)，再利用堿性溶液中和，得到含硅氧環(huán)的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)聚合物，接著與鋰鹽、有機(jī)環(huán)氧樹(shù)脂混合均勻后涂布、壓平、烘干而制得。

優(yōu)選的，所述有機(jī)溶劑為乙醇、乙醚、去離子水按照質(zhì)量比例為3-5：2-4：5-8配制的混合溶劑。

優(yōu)選的，所述堿性溶液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)30-40%的NaOH溶液。