用于全固态电池的混杂固体电解质制造技术

本技术一般地涉及呈复合材料形式的包含高含量的其中分散有离子导电无机材料的颗粒的盐掺聚合物的混杂固体电解质，涉及其制造方法以及涉及包含所述混杂固体电解质的锂‑金属‑聚合物电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于全固态电池的混杂固体电解质相关申请的交叉引用本申请要求于2019年1月16日提交的美国临时专利申请第62/793,141号和于2019年7月4日提交的美国临时专利申请第62/870,729号的权益和优先权，其全部内容通过引用整体并入本文。
本技术一般地涉及全固态二次电池特别是锂-金属-聚合物(lithium-metal-polymer，LMP)电池的领域。
技术介绍
LMP电池通常采用叠加的薄膜(卷绕或缠绕n匝以下顺序{电解质/阴极/集电极/阴极/电解质/阳极})或n个堆叠薄膜(其被切割和叠加，即n个上述顺序的堆叠体)的组装件的形式。这种卷绕/堆叠的单一顺序的厚度为约100μm。其由四个功能层制成：i)在电池的放电期间传递锂离子的负电极(阳极)；ii)能够传导锂离子的固体聚合物电解质；iii)正电极(阴极)，所述正电极(阴极)由充当锂离子嵌入其中的容器的活性电极材料构成；以及最后iv)集流体，所述集流体与正电极接触并且使电连接成为可能。LMP电池的负电极通常包括锂金属或锂合金的片；固体聚合物电解质通常由至少一种基于聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混杂固体聚合物电解质，包含：/n-摩尔百分比M1的至少一种锂盐；和/n-摩尔百分比M2的至少一种离子导电聚合物；/n所述至少一种锂盐和所述至少一种离子导电聚合物形成盐掺聚合物型电解质；/n其中相对于总摩尔百分比M1+M2，所述摩尔百分比M1为至少约50mol.％，以及/n其中所述盐掺聚合物型电解质包含离子导电无机材料的颗粒。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190116 US 62/793,141;20190704 US 62/870,7291.一种混杂固体聚合物电解质，包含：
-摩尔百分比M1的至少一种锂盐；和
-摩尔百分比M2的至少一种离子导电聚合物；
所述至少一种锂盐和所述至少一种离子导电聚合物形成盐掺聚合物型电解质；
其中相对于总摩尔百分比M1+M2，所述摩尔百分比M1为至少约50mol.％，以及
其中所述盐掺聚合物型电解质包含离子导电无机材料的颗粒。


2.根据权利要求1所述的混杂固体聚合物电解质，其中所述至少一种锂盐选自：氟酸锂(LiFO3)、双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂(LiTFSI)、六氟磷酸锂(LiPF6)、氟硼酸锂(LiBF4)、偏硼酸锂(LiBO2)、高氯酸锂(LiClO4)、硝酸锂(LiNO3)、双(氟磺酰基)酰亚胺锂(LiFSI)、碘化锂(LiI)、四氯铝酸锂(LiAlCl4)、二氟(草酸)硼酸锂(LiBF2C2O4)和醋酸锂(LiOAc)及其混合物。


3.根据权利要求1所述的混杂固体聚合物电解质，其中所述至少一种锂盐选自：氟酸锂(LiFO3)、双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂(LiTFSI)、六氟磷酸锂(LiPF6)、氟硼酸锂(LiBF4)、偏硼酸锂(LiBO2)、高氯酸锂(LiClO4)、硝酸锂(LiNO3)、双(氟磺酰基)酰亚胺锂(LiFSI)及其混合物。


4.根据权利要求1所述的混杂固体聚合物电解质，其中所述至少一种锂盐为双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂(LiTFSI)或双(氟磺酰基)酰亚胺锂(LiFSI)。


5.根据权利要求1所述的混杂固体聚合物电解质，其中甘醇二甲醚与锂盐结合。


6.根据权利要求1所述的混杂固体聚合物电解质，其中所述至少一种锂盐与至少一种离子液体结合。


7.根据权利要求6所述的混杂固体聚合物电解质，其中所述至少一种离子液体为基于氮的。


8.根据权利要求7所述的混杂固体聚合物电解质，其中所述至少一
种离子液体为铵、咪唑哌啶或吡咯烷


9.根据权利要求8所述的混杂固体聚合物电解质，其中所述吡咯烷为PYR14TFSI或PYR12FSI。


10.根据权利要求6所述的混杂固体聚合物电解质，其中所述至少一种离子液体为基于的。


11.根据权利要求10所述的混杂固体聚合物电解质，其中所述至少一种离子液体为三丁基甲基或三己基(十四烷基)


12.根据权利要求6所述的混杂固体聚合物电解质，其中所述至少一种离子液体为聚(离子液体)。


13.根据权利要求12所述的混杂固体聚合物电解质，其中所述聚(离子液体)为聚(二烯丙基二甲基铵TFSI))。


14.根据权利要求1至13中任一项所述的混杂固体聚合物电解质，其中相对于总摩尔量M1+M2，摩尔量M1为至少约50mol.％。


15.根据权利要求1至13中任一项所述的混杂固体聚合物电解质，其中相对于总摩尔量M1+M2，摩尔量M1为至少约60mol.％。


16.根据权利要求1至13中任一项所述的混杂固体聚合物电解质，其中相对于总摩尔量M1+M2，摩尔量M1在约50mol.％至约95mol.％的范围内。


17.16.根据权利要求1至13中任一项所述的混杂固体聚合物电解质，其中相对于总摩尔量M1+M2，摩尔量M1在约60mol.％至约95mol.％的范围内。


18.根据权利要求1至13中任一项所述的混杂固体聚合物电解质，其中相对于总摩尔量M1+M2，摩尔量M1在约50mol.％至约90mol.％的范围内。


19.根据权利要求1至13中任一项所述的混杂固体聚合物电解质，其中相对于总摩尔量M1+M2，摩尔量M1在约60mol.％至约90mol.％的范围内。


20.根据权利要求1至19中任一项所述的混杂固体聚合物电解质，其中所述至少一种离子导电聚合物选自：聚丙烯腈(PAN)、聚碳酸亚乙酯(PEC)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙二醇(PEG)、聚环氧乙烷(PEO)、聚羟基乙基甲基丙烯酸酯(P(HEMA))、聚膦酸酯(PPh)、聚硅氧烷、聚酰胺(PA)、聚二内酯、聚二酯、聚磷腈(PPHOS)和聚氨酯(PU)及其混合物。


21.根据权利要求1至19中任一项所述的混杂固体聚合物电解质，其中所述至少一种离子导电聚合物选自：聚丙烯腈(PAN)、聚碳酸亚乙酯(PEC)及其混合物。


22.根据权利要求1至21中任一项所述的混杂固体聚合物电解质，其中所述离子导电无机材料为锂导电无机材料。


23.根据权利要求22所述的混杂固体聚合物电解质，其中所述锂导电无机材料选自：TiO2、Li2O、Al2O3、SiO2、P2O5、GeO2、锂钙钛矿材料、Li3N、Li-β-氧化铝、锂超离子导体(LISICON)、磷酸锂铝钛材料(LATP)、Li2.88PO3.86N0.14(LiPON)、Li9AlSiO2、Li10GeP2S12、锂石榴石材料、掺杂的锂石榴石材料、和锂石榴石复合材料。


24.根据权利要求23所述的混杂固体聚合物电解质，其中所述锂钙钛矿材料为钛酸镧锂。


25.根据权利要求23所述的混杂固体聚合物电解质，其中所述LATP为Li1....

【专利技术属性】
技术研发人员：阿兰·瓦利，帕特里克·勒布朗，弗雷德里克·科顿，布里厄克·吉耶尔姆，
申请(专利权)人：加拿大蓝色解决方案有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA