复合凝胶固态电解质、制备方法及全固态锂离子电池技术

本发明专利技术涉及一种锂离子电池用复合凝胶固态电解质及其制备方法，所述锂离子电池用复合凝胶固态电解质由双三氟甲基磺酰亚胺锂复合聚酰亚胺凝胶前驱体和锂基凝胶前驱体复合制备，其中双三氟甲基磺酰亚胺锂复合聚酰亚胺凝胶前驱体由以下组元制备：2,2＇‑二甲基联苯胺、3,3＇,4,4＇‑联苯四酸二酐、N‑甲基‑2吡咯烷酮、3‑氨丙基三己氧基硅烷、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、醋酸酐；锂基凝胶前驱体由以下组元制备：高氯酸锂、丙三醇、去离子水、聚丙烯酸、甲酰胺。根据本发明专利技术实施例的锂离子电池用复合凝胶固态电解质，可以在保持机械性能和穿刺强度的同时，降低纵向热收缩和横向热收缩；有效提高收缩起始温度、形变温度和破裂温度；同时，提高离子电导率、锂离子迁移数。

【技术实现步骤摘要】
复合凝胶固态电解质、制备方法及全固态锂离子电池
本专利技术属于锂电池领域，尤其涉及一种锂离子电池用复合凝胶固态电解质、制备方法及相应的全固态锂离子电池。
技术介绍
随着传统能源的不断消耗以及日益突出的环境问题，可再生能源获取和应用的重要性不言自明。储能技术是实现可再生能源有效应用的关键，特别是近年来移动通讯、新能源轨道交通和航空航天技术发展迅速，应用端对储能产品和技术提出了越来越高的要求，其中高能量密度、轻量化、快速充放电、长寿命、环境友好和安全性能是最核心的评价指标。近年来，锂离子电池逐渐成为储能产品中的关键成员，广泛应用于移动电子产品、新能源汽车等众多领域，发挥了不可替代的作用。传统锂离子电池由正极、负极、隔膜以及电解质组成，传统锂离子电池采用的电解质为液体，液体电解质易泄漏和腐蚀，电池整体寿命短且安全系数低。全固态锂离子电池是锂离子电池发展的重要方向，其正极、负极和电解质全部为固态材料，与传统的液态电解质锂离子电池相比，全固态锂离子电池中的固体电解质同时起到传导锂离子和充当隔膜的作用，避免了电解液、电解质盐、隔膜与黏接剂的使用，简本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池用复合凝胶固态电解质，其特征在于，所述锂离子电池用复合凝胶固态电解质由双三氟甲基磺酰亚胺锂复合聚酰亚胺凝胶前驱体和锂基凝胶前驱体复合制备，其中所述双三氟甲基磺酰亚胺锂复合聚酰亚胺凝胶前驱体由以下组元制备：2,2＇-二甲基联苯胺100重量份、3,3＇,4,4＇-联苯四酸二酐153重量份、N-甲基-2吡咯烷酮380重量份、3-氨丙基三己氧基硅烷5重量份、双三氟甲烷磺酰亚胺锂0.5-2.8重量份、醋酸酐180重量份；所述锂基凝胶前驱体由以下组元制备：高氯酸锂100重量份、丙三醇450重量份、去离子水50重量份、聚丙烯酸2.2-3.5重量份、甲酰胺0.2-0.9重量份。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池用复合凝胶固态电解质，其特征在于，所述锂离子电池用复合凝胶固态电解质由双三氟甲基磺酰亚胺锂复合聚酰亚胺凝胶前驱体和锂基凝胶前驱体复合制备，其中所述双三氟甲基磺酰亚胺锂复合聚酰亚胺凝胶前驱体由以下组元制备：2,2＇-二甲基联苯胺100重量份、3,3＇,4,4＇-联苯四酸二酐153重量份、N-甲基-2吡咯烷酮380重量份、3-氨丙基三己氧基硅烷5重量份、双三氟甲烷磺酰亚胺锂0.5-2.8重量份、醋酸酐180重量份；所述锂基凝胶前驱体由以下组元制备：高氯酸锂100重量份、丙三醇450重量份、去离子水50重量份、聚丙烯酸2.2-3.5重量份、甲酰胺0.2-0.9重量份。


2.根据权利要求1所述的锂离子电池用复合凝胶固态电解质，其特征在于，所述锂离子电池用复合凝胶固态电解质的纳米孔平均直径不大于38nm，纳米孔体积占比不小于75.2％；抗拉强度不小于23.5MPa，断裂伸长率不小于1168.1％，穿刺强度不小于365MPa，纵向热收缩不大于0.72％，横向热收缩不大于0.35％；收缩起始温度不小于129℃，形变温度不小于252℃，破裂温度不小于350℃；活化能不大于0.465ev；80℃离子电导率不小于5.65×10-4S·cm-1，锂离子迁移数不小于0.59；80℃电化学窗口值不小于5.0V(vsLi+/Li)。


3.一种锂离子电池用复合凝胶固态电解质的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
一、双三氟甲基磺酰亚胺锂复合聚酰亚胺凝胶前驱体制备
1)配料：按重量份的比进行配料：2,2＇-二甲基联苯胺100重量份、3,3＇,4,4＇-联苯四酸二酐153重量份、N-甲基-2吡咯烷酮380重量份、3-氨丙基三己氧基硅烷5重量份、双三氟甲烷磺酰亚胺锂0.5-2.8重量份、醋酸酐180重量份；
2)聚酰亚胺凝胶前驱液制备：按配料比，向真空反应釜中加入100重量份的2,2＇-二甲基联苯胺、153重量份的3,3＇,4,4＇-联苯四酸二酐以及320重量份的N-甲基-2吡咯烷酮，真空反应釜中压力为2.5-3.8MPa，温度为55℃，反应30-80min后冷却至室温，继续反应150min，得到聚酰亚胺凝胶前驱液；
3)双三氟甲烷磺酰亚胺锂预处理：采用60重量份的N-甲基-2吡咯烷酮和50重量份的醋酸酐对0.5-2.8重量份的双三氟甲烷磺酰亚胺锂进行超声分散处理50min，得到双三氟甲烷磺酰亚胺锂预处理混合液；
4)双三氟甲烷磺酰亚胺锂复合：真空反应釜中温度设置为-5℃，压力设置为5.5-6.5MPa；将双三氟甲烷磺酰亚胺锂预处理混合液添加至聚酰亚胺凝胶前驱液，超声搅拌120min；
5)双三氟甲基磺酰亚胺锂复合聚酰亚胺凝胶前驱体制备
向上述反应体系中添加5重量份的3-氨丙基三己氧基硅烷后静置30-60min，继续添加130重量份的醋酸酐后静置200-38...

【专利技术属性】
技术研发人员：许恒祥，
申请(专利权)人：深圳市奥能动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44