[發明專利]一種鋰電池全固態電解質的制備方法及制得的全固態電解質

有效

• 申請號: 202011119385.5
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112331911B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 王春花;白國梁;劉娜;衛巍;劉興江;王鈞偉;韓慶楠;馮伊睿;楊家怡
• 申請（專利權）人: 安慶師范大學;中國電子科技集團公司第十八研究所
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;H01M10/052
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 葉濛濛

本發明公開一種鋰電池全固態電解質的制備方法，涉及全固態鋰電池技術領域，本發明包括以下步驟：(1)在惰性氣氛及無水條件下，將1,3?二氧戊環和1，2?二甲氧基乙烷混合后攪拌；(2)將熱塑性聚氨酯(TPU)顆粒加入到步驟(1)混合溶液中，攪拌至TPU顆粒溶解；(3)將電解質鋰鹽加入到步驟(2)混合溶液中，攪拌混合，原位聚合完全后即制得鋰電池全固態電解質。本發明的有益效果在于：本發明以熱塑性聚氨酯為嵌段聚合物，電解質鋰鹽同時作為聚合引發劑，制得的全固態鋰電池電解質無孔透明，且具有良好的機械拉伸性能和熱穩定性能。

技術領域

本發明涉及全固態鋰電池技術領域，具體涉及一種鋰電池全固態電解質的制備方法及制得的全固態電解質。

背景技術

目前傳統商業化鋰二次電池采用液態電解質，易泄露，易腐蝕，易燃燒，循環壽命短，存在安全隱患。而全固態鋰電池是一類不含易燃、易揮發成分，不存在漏液問題的新型高安全性鋰二次電池。而且全固態鋰電池在構造上比傳統鋰離子電池要簡單，它的工作原理與傳統鋰離子二次電池的工作原理是相似的。固體電解質除了傳導鋰離子，也充當了隔膜的角色。因此，全固態鋰電池有望成為繼傳統鋰離子電池之后的下一代高能鋰二次電池。

2017年國家制定的《促進汽車動力電池產業發展行動方案》明確提出加強新體系動力電池研究，固態電池被列入國家重點研發計劃。如公開號為CN106654363A的專利公開一種復合固態聚合物電解質及全固態鋰電池，包括：有機微納米多孔顆粒，具有傳導鋰離子能力的聚合物。

目前，國際上對高安全性全固態鋰電池的開發和研究非常活躍，也正在成為當今世界新能源領域的研究熱點。但是現有技術中的鋰電池全固態電解質存在循環性能較差的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題之一在于現有的鋰電池全固態電解質循環性能較差，提供一種鋰電池全固態電解質的制備方法。

本發明通過以下技術手段實現解決上述技術問題的：

一種鋰電池全固態電解質的制備方法，包括以下步驟：

(1)在惰性氣氛及無水條件下，將1,3-二氧戊環和1,2-二甲氧基乙烷混合后攪拌；

(2)將熱塑性聚氨酯(TPU)顆粒加入到步驟(1)混合溶液中，攪拌至熱塑性聚氨酯顆粒溶解；

(3)將電解質鋰鹽加入到步驟(2)混合溶液中，攪拌混合，原位聚合完全后即制得鋰電池全固態電解質。

有益效果：本發明以熱塑性聚氨酯為嵌段聚合物，鋰鹽作為聚合引發劑，制得的全固態鋰電池電解質無孔透明，且具有良好的機械性能和熱穩定性能。

本發明制得的全固態鋰電池電解質分解電勢超過4.7V，室溫電導率高達6*10^-4Scm^-1，電化學穩定性顯著提高，能夠滿足大部分正極材料的工作需求。

采用本發明制得的全固態鋰電池電解質組裝后的全固態鋰電池在室溫下可進行充放電，且具有較好的倍率及循環性能。

優選地，所述1,3-二氧戊環與1,2-二甲氧基乙烷的體積比為1:1。

優選地，所述步驟(2)中熱塑性聚氨酯(TPU)顆粒的加入量為15wt％。

優選地，所述步驟(3)中的電解質鋰鹽為雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)、二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰(LiTFSI)、六氟磷酸鋰(LiPF₆)或四氟硼酸鋰(LiBF₄)。

優選地，所述步驟(1)、步驟(2)和步驟(3)中的混合攪拌溫度均為20-90℃。

優選地，所述步驟(3)將攪拌混合后的混合物分裝至密封模具中。