[發(fā)明專利]一種含PEO側(cè)鏈段的固態(tài)鋰電池聚合物電解質(zhì)及制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010894359.3
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN111987354A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳慶;李國松;司文彬;李鈞
• 申請（專利權(quán)）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;H01M10/058;H01M10/052;H01M10/42;C08F283/06;C08F220/14
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本發(fā)明涉及鋰電池電解質(zhì)領(lǐng)域，公開了一種含PEO側(cè)鏈段的固態(tài)鋰電池聚合物電解質(zhì)及制備方法。包括如下制備過程：（1）將二巰基丁烷、丙烯酸酯和聚氧乙烯大分子單體加入甲苯中，升溫攪拌，得到混合物料；（2）在步驟（1）的混合物料中加入偶氮二異丁腈，恒溫攪拌反應(yīng)，得到PMMA?g?PEO材料；（3）先加入N,N?二乙基乙胺反應(yīng)，然后加入鋰鹽電解質(zhì)混合，離心分離，最后將固體產(chǎn)物干燥，即得含PEO側(cè)鏈段的固態(tài)鋰電池聚合物電解質(zhì)。本發(fā)明制得的含PEO側(cè)鏈段的多支化聚合物電解質(zhì)材料，結(jié)晶度較低，鋰離子的遷移效率高，同時對鋰鹽的吸附性好，提高了鋰離子濃度，顯著提高了聚合物電解質(zhì)的鋰離子電導(dǎo)率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰電池電解質(zhì)領(lǐng)域，公開了一種含PEO側(cè)鏈段的固態(tài)鋰電池聚合物電解質(zhì)及制備方法。

背景技術(shù)

鋰電池具有工作電壓高、能量密度高、功率密度高、循環(huán)壽命長、自放電率低、可快速充放電、無記憶效應(yīng)、綠色環(huán)保無污染等絕對優(yōu)點，是當(dāng)今國際公認(rèn)的理想化學(xué)電源，廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品、交通工具、軍事領(lǐng)域和儲能方面。目前國內(nèi)外鋰電池大部分采用的是液態(tài)電解質(zhì)，液態(tài)電解質(zhì)自身極不穩(wěn)定，容易分解導(dǎo)致電池脹氣，同時在高溫、短路、過充或物理碰撞時極易燃燒和爆炸，存在較大安全隱患，制約了液態(tài)電解質(zhì)的應(yīng)用。

與液態(tài)電解質(zhì)相比，固態(tài)電解質(zhì)作為一類高安全的電解質(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特優(yōu)勢,表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。其中，固態(tài)聚合物電解質(zhì)有著獨特的優(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)電極材料充放電過程中的體積變化等。近年來，對于固態(tài)電解質(zhì)的研究越來越多。

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，不但具有較好的導(dǎo)電性，而且還具有高分子材料所特有質(zhì)量輕、柔性和彈性好、易成膜等特點。其中，PEO是研究最早且最為廣泛的聚合物電解質(zhì)基質(zhì)材料。然而，固態(tài)聚合物電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率較低，純PEO固態(tài)聚合物電解質(zhì)由于PEO結(jié)晶度高，限制了鋰離子的遷移，導(dǎo)致電解質(zhì)鋰離子電導(dǎo)率低、電池內(nèi)阻較大和倍率性能較差等問題，制約了其在鋰電池電解質(zhì)中的工業(yè)化生產(chǎn)。因此，針對PEO固態(tài)聚合物電解質(zhì)等固態(tài)電解質(zhì)提高電導(dǎo)率的研究備受關(guān)注。

中國發(fā)明專利申請?zhí)?01710382620.X公開了一種全固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜及其制備方法，該全固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜以PEO或PEO-PMMA為基體。包括以下步驟：將基體和鋰鹽溶解到有機溶劑中，加入納米填充物、增塑劑，加熱攪拌，混合均勻得到粘液，澆注于聚四氟乙烯板上流延成膜，真空干燥后得到固態(tài)聚合物電解質(zhì)薄膜。

中國發(fā)明專利申請?zhí)?01210496588.5公開了一種液晶離聚物PEO/PMMA固體電解質(zhì)及其制備方法，其特點是該固體電解質(zhì)由PEO、PMMA、鋰鹽、液晶離聚物和非質(zhì)子溶劑組成；其制備方法是：以PEO與PMMA為基體，將PEO與PMMA溶解在第一種無水溶劑中形成第一種溶液；將鋰鹽和液晶離聚物溶解在第二種無水溶劑中形成第二種溶液；將第一種溶液和第二種溶液共混攪拌均勻，制得混合溶液；將混合溶液刮膜制成厚度一定的電解質(zhì)膜，待溶劑蒸發(fā)后形成固態(tài)聚合物電解質(zhì)。

根據(jù)上述，現(xiàn)有方案中用于鋰電池的固態(tài)聚合物電解質(zhì)往往存在離子電導(dǎo)率較高的問題，其中PEO固態(tài)聚合物電解質(zhì)的結(jié)晶度高，鋰離子的遷移率低，導(dǎo)致PEO固態(tài)聚合物電解質(zhì)的鋰離子電導(dǎo)率低、電池內(nèi)阻較大、倍率性能較差，制約了PEO固態(tài)聚合物電解質(zhì)的發(fā)展，本發(fā)明提出了一種含PEO側(cè)鏈段的固態(tài)鋰電池聚合物電解質(zhì)及制備方法，可有效解決上述技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

目前應(yīng)用較廣的鋰電池PEO固態(tài)聚合物電解質(zhì)存在鋰離子電導(dǎo)率低、電池內(nèi)阻較大和倍率性能較差等缺陷，制約了PEO固態(tài)聚合物電解質(zhì)的發(fā)展和應(yīng)用。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案解決上述問題：

一種含PEO側(cè)鏈段的固態(tài)鋰電池聚合物電解質(zhì)的制備方法，制備的具體過程為：