[發明專利]一種固態鋰離子電池用電解質膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202210092429.2
• 申請日: 2022-01-26
• 公開（公告）號: CN114421006A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 宋善林;鄧哲;蔡浩;楊瓊;徐鵬;趙建喜;李繼陽;劉建云
• 申請（專利權）人: 湖南大晶新材料有限公司
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;H01M10/058
• 代理公司: 長沙大珂知識產權代理事務所(普通合伙) 43236
• 代理人: 伍志祥

本發明涉及鋰離子電池技術領域，具體為一種固態鋰離子電池用電解質膜及其制備方法，包括聚烯烴膜層和涂層，所述涂層由聚醚砜?聚氧化乙烯共聚物、鋰鹽、稀土摻雜MOF、溶劑制成，本發明所制備的電解質膜具有較高的離子電導率和良好的力學性能，且隨著溫度的升高，離子電導率也隨之增大。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，具體為一種固態鋰離子電池用電解質膜及其制備方法。

背景技術

近年來，鋰離子電池作為新能源汽車的主動力來源，夏季高溫天氣下，電動汽車自燃現象頻發，嚴重危機到駕乘人員及行人安全，現階段，電動汽車電池中鋰離子電池電解質均是液態，液態電解質中85％以上的是有機溶劑，這些有機溶劑極易燃燒，一旦電池發生熱失控，將引起有機溶劑燃燒。

學者們提出了兩種解決鋰電池安全性的技術方案，一種是離子液體作為電解質，一種是固態電池。然而，離子液體由于電導率低、粘度大，目前還不適合商業化生產；固態電池由于離子電導率低，生產成本高，也還屬于起步階段，現階段各文獻報道的固態電解質的離子電導率一般都遠低于液體電解質，嚴重影響了固態電池的性能。

發明內容

發明目的：針對上述技術問題，本發明提供了一種固態鋰離子電池用電解質膜及其制備方法。

所采用的技術方案如下：

一種固態鋰離子電池用電解質膜，包括聚烯烴膜層和涂層，所述涂層由以下原料制成：

聚醚砜-聚氧化乙烯共聚物、鋰鹽、稀土摻雜MOF、溶劑。

進一步地，所述涂層由以下重量份數的原料制成：

聚醚砜-聚氧化乙烯共聚物14-18份、鋰鹽1-1.5份、稀土摻雜MOF0.1-0.3份、溶劑25-30份。

進一步地，所述聚醚砜-聚氧化乙烯共聚物的制備方法如下：

S1：將聚氧化乙烯升溫至50-60℃，攪拌至其熔融后滴加二氯亞砜，滴畢后升溫至80-85℃反應4-6h，再升溫至150-160℃反應1-2h，將過量的二氯亞砜負壓抽除后，產物干燥得到氯封端聚氧化乙烯；

S2：惰性氣體保護下，將4,4’-二氯二苯砜、氯封端聚氧化乙烯、雙酚A、碳酸鉀、N,N-二甲基乙酰胺混合均勻后，再滴加甲苯，滴畢后升溫至140-150℃反應4-6h，期間用分水器收集蒸出的水，再升溫至160-165℃反應20-25h，反應結束后降溫至70-80℃，然后將反應物緩慢倒入去離子水中，析出的固體過濾后用水洗滌烘干即可。

進一步地，4,4’-二氯二苯砜、氯封端聚氧化乙烯、雙酚A的摩爾比為5.5-5.7：1：6.5-6.7。

更進一步地，4,4’-二氯二苯砜、氯封端聚氧化乙烯、雙酚A的摩爾比為5.65：1：6.65。

進一步地，所述稀土摻雜MOF的制備方法如下：

惰性氣體保護下，將硝酸鋅、對苯二甲酸、稀土硝酸鹽、DMF加入水熱反應釜中，攪拌均勻后，升溫至140-150℃反應24-28h，恢復室溫后過濾，所得固體DMF洗滌后烘干即可。

進一步地，所述稀土硝酸鹽為硝酸鑭和/或硝酸鈰。

進一步地，所述硝酸鋅、對苯二甲酸、稀土硝酸鹽的摩爾比為2：1：0.05-0.1。

進一步地，所述鋰鹽為四氟鋁酸鋰或三氟甲基磺酸鋰。

本發明還提供了一種固態鋰離子電池用電解質膜的制備方法：

將聚醚砜-聚氧化乙烯共聚物、鋰鹽、稀土摻雜MOF加入溶劑中，超聲振蕩下攪拌100-120min后之后，在涂布機上將所得漿料涂覆在聚烯烴膜上，先于60-65℃真空干燥1-2h，再于60-65℃鼓風干燥4-6h，最后再60-65℃真空干燥4-6h即可。