[發(fā)明專利]鋰離子導(dǎo)電粘結(jié)劑及其制備方法、硫化物復(fù)合電解質(zhì)膜及其制備方法、鋰電池

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202211153228.5
• 申請日: 2022-09-21
• 公開（公告）號: CN115340645A
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張麗麗;李洋;朱冠楠;王亮;王義飛
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥國軒高科動力能源有限公司
• 主分類號: C08F287/00
• 分類號: C08F287/00;C08F220/06;H01M10/0525;H01M10/056
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 白雪

本發(fā)明提供了一種鋰離子導(dǎo)電粘結(jié)劑及其制備方法、硫化物復(fù)合電解質(zhì)膜及其制備方法、鋰電池。該鋰離子導(dǎo)電粘結(jié)劑為接枝共聚物，接枝共聚物的主鏈為苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物，接枝共聚物的側(cè)鏈為羧酸鋰。與苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物相比，本發(fā)明的苯乙烯丁二烯苯乙烯三嵌段共聚物的極性和粘結(jié)性都提高。因此將該粘結(jié)劑與硫化物固態(tài)電解質(zhì)復(fù)合成膜能改善包覆在電解質(zhì)材料表面導(dǎo)致復(fù)合膜電導(dǎo)率明顯降低的現(xiàn)象，另外鋰化后的粘結(jié)劑極性增強，對硫化物固態(tài)電解質(zhì)的粘結(jié)能力增強，可以降低粘結(jié)劑的用量，進一步促進復(fù)合膜離子電導(dǎo)率的提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及全固態(tài)電池技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種鋰離子導(dǎo)電粘結(jié)劑及其制備方法、硫化物復(fù)合電解質(zhì)膜及其制備方法、鋰電池。

背景技術(shù)

隨著光伏組件平價上網(wǎng)目標(biāo)的持續(xù)推進，追求光伏組件更短的層壓時間和更高的組件功率。同時，隨著光伏組件的日益推廣，也出現(xiàn)了個性化的外觀需求，如白色封裝材料、黑色封裝材料、彩色封裝材料封裝的光伏組件，這往往需要向封裝材料中添加填料或顏料來增加反射率或?qū)崿F(xiàn)色彩調(diào)節(jié)的目的。但光伏組件在高溫層壓時，填料或顏料會隨著層壓過程的擠壓無規(guī)地溢出，甚至污染電池片表面發(fā)電區(qū)域。為解決以上問題，通過將封裝材料預(yù)先部分預(yù)交聯(lián)，利用預(yù)交聯(lián)的封裝材料中填料無法自由流動的特性，來改善封裝材料中填料或顏料外溢的缺陷。當(dāng)前，由于科技和產(chǎn)業(yè)變革，新能源汽車已經(jīng)成為汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的中堅力量，新能源汽車行業(yè)也迎來了前所未有的發(fā)展機遇。但隨著新能源汽車的保有量不斷提升，安全問題正逐步凸顯，形勢也越來越嚴(yán)峻，傳統(tǒng)鋰電池使用的電解液高溫下氧化分解產(chǎn)生氣體，發(fā)生燃燒，導(dǎo)致電池鼓包或爆炸，與之相比，固態(tài)電解質(zhì)的主要優(yōu)點是安全性高、無有毒有機液體泄漏、低易燃性、不揮發(fā)、熱穩(wěn)定好、易加工性、低自放電率，因此采用固態(tài)電解質(zhì)代替電解液能極大地提高電池的安全性能。

現(xiàn)有的固態(tài)電解質(zhì)主要有三類：一是聚合物固態(tài)電解質(zhì)，二是氧化物固態(tài)電解質(zhì)，三是硫化物固態(tài)電解質(zhì)。其中，聚合物電解質(zhì)黏彈性好、易于加工但是適用溫度范圍窄，室溫電導(dǎo)率低，硫化物固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率為10^-3～10^-2S/cm，氧化物固態(tài)電解質(zhì)離子電導(dǎo)率為10^-4s/cm左右。實際應(yīng)用時考慮到尺寸問題，通常需要將電解質(zhì)與粘結(jié)劑復(fù)合成膜，其中的硫化物固態(tài)電解質(zhì)由于其極高的反應(yīng)活性使得濕法成膜時可供選擇的溶劑和粘結(jié)劑的種類較少，因此常用于硫化物復(fù)合電解質(zhì)膜的粘結(jié)劑如苯乙烯丁二烯苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)、丁腈橡膠(NBR)、氫化丁腈橡膠等均是鋰離子的絕緣體，但這些粘結(jié)劑覆蓋在電解質(zhì)的表面使得到的復(fù)合電解質(zhì)膜的電導(dǎo)率急劇下降。另外，此類粘結(jié)劑極性較弱，與硫化物電解質(zhì)成膜時粘結(jié)劑用量較大，使得到的電解質(zhì)膜結(jié)構(gòu)蓬松。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種鋰離子導(dǎo)電粘結(jié)劑及其制備方法、硫化物復(fù)合電解質(zhì)膜及其制備方法、鋰電池，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的全固態(tài)硫化物復(fù)合電解質(zhì)膜的電導(dǎo)率低的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種鋰離子導(dǎo)電粘結(jié)劑，該鋰離子導(dǎo)電粘結(jié)劑為接枝共聚物，接枝共聚物的主鏈為苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物，接枝共聚物的側(cè)鏈為羧酸鋰。

進一步地，上述羧酸鋰的接枝率為10～30％，優(yōu)選側(cè)鏈為C₃～C₁₀的有機羧酸鋰，優(yōu)選C₃～C₁₀的有機羧酸鋰選自丙酸鋰、丁烯酸鋰、甲基丙烯酸鋰中的任意一種或多種。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種前述鋰離子導(dǎo)電粘結(jié)劑的制備方法，該制備方法包括：步驟S1，N₂或惰性氣體氛圍中，將苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物、有機烯酸單體和引發(fā)劑在第一溶劑中進行接枝共聚反應(yīng)，得到中間體產(chǎn)物；步驟S2，將中間體產(chǎn)物與LiOH溶液和/或Li₂CO₃溶液進行中和反應(yīng)，得到鋰離子導(dǎo)電粘結(jié)劑。