[發明專利]一種復合固態電解質膜及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202011291979.4
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112201847A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 施利毅;李佳;袁帥;王竹儀
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H01M10/056
• 分類號: H01M10/056;H01M10/0525
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 江慧

本發明實施例公開了一種復合固態電解質膜及其制備方法與應用，所述復合固態電解質膜的制備原料以重量份數計包括：有機納米纖維1～5份；柔性聚合物100份；無機氧化物陶瓷填料5～20份；鋰鹽；所述鋰鹽與所述柔性聚合物的摩爾比為(8～20)：1。所述方法包括：將所述柔性聚合物、鋰鹽、有機納米纖維和無機氧化物陶瓷填料混勻，獲得漿料；將所述漿料涂覆在離型膜上，去除溶劑后，進行光固化交聯或熱固化交聯，獲得所述復合固態電解質膜；所述復合固態電解質膜中的有機納米纖維和無機氧化物陶瓷顆粒協同配合，使其具有優異的離子電導率、高電化學性能和高機械性能，應用于鋰離子全固態電池具有優異的循環性能和倍率性能。

技術領域

本發明實施例涉及電池材料技術領域，特別涉及一種復合固態電解質膜及其制備方法于應用。

背景技術

現有鋰離子電池體系采用有機液體電解質，而這些有機液體電解質易泄露、易揮發、易爆炸，電池循環壽命短，可能造成極大地安全隱患，并且大大降低了鋰離子電池的安全性和能量密度。用固態電解質替代液態電解質的固態鋰離子電池(SSLIBs)，在解決傳統鋰電池能量密度偏低和循環壽命較短兩個關鍵問題的同時，有望徹底解決鋰電池的安全性問題。固態電池的關鍵在于固態電解質的發展。目前，固態電解質還存在室溫離子電導率低，固態電解質/電極之間界面接觸較差，以及電池充放電過程中鋰枝晶生長等問題。

目前以聚環氧乙烷(PEO)基的固態電解質研究最為廣泛，聚合物雖然有較好的柔性及對電極界面的穩定性，但聚合物固態電解質的離子電導率不高，且機械性能較差，使其應用受限，無機陶瓷類固態電解質雖然具有很高的離子電導率，但質脆且硬，與電極存在嚴重的界面接觸問題。

因此，如何制備一種離子電導率高、具有高電化學性能和高機械性能復合固態電解質膜，成為亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明實施例目的是提供一種復合固態電解質膜及其制備方法與應用，具有優異的離子電導率、高電化學性能和高機械性能。

為了實現上述目的，本發明實施例提供一種復合固態電解質膜，所述復合固態電解質膜的制備原料以重量份數計包括：

有機納米纖維1～5份；

柔性聚合物100份；

無機氧化物陶瓷填料5～20份；

鋰鹽；其中，

所述鋰鹽與所述柔性聚合物的摩爾比為(8～20)：1。

進一步地，所述柔性聚合物包括聚環氧乙烷、聚偏氟乙烯和聚偏氟乙烯共六氟丙烯中的至少一種。

進一步地，所述有機納米纖維包括芳綸納米纖維、聚酰胺6納米纖維和聚酰亞胺纖維中的至少一種。

進一步地，所述無機氧化物陶瓷填料包括Al₂O₃、TiO₂和SiO₂中的至少一種。

進一步地，所述無機氧化物陶瓷填料的粒徑為450～550nm。

進一步地，所述鋰鹽包括雙氟磺酰亞胺鋰LiFSI、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰LiTFSI和六氟磷酸鋰LiPF₆中的至少一種。

進一步地，所述復合固態電解質膜的厚度為50～80μm。

本發明實施例還提供了采用所述復合固態電解質膜制備方法，所述方法包括：

將以重量份數計的柔性聚合物100份、鋰鹽、有機納米纖維1～5份和無機氧化物陶瓷填料5～20份混勻，獲得漿料；其中，所述鋰鹽與所述柔性聚合物的摩爾比為(8～20)：1；

將所述漿料涂覆在離型膜上，去除溶劑后，進行光固化交聯或熱固化交聯，獲得所述復合固態電解質膜。