聚合物固态电解质及其制备方法和固态电池技术

本发明专利技术涉及固态电解质的技术领域，特别是涉及一种聚合物固态电解质及其制备方法。所述聚合物固态电解质的组成包括含氟聚合物、无机填料、锂盐、功能助剂、聚氧化乙烯。所述的功能助剂选自2,6

【技术实现步骤摘要】
聚合物固态电解质及其制备方法和固态电池


[0001]本专利技术涉及固态电解质的
，特别是涉及一种聚合物固态电解质及其制备方法。

技术介绍

[0002]传统的液态锂电池又被科学家们形象地称为“摇椅式电池”，摇椅的两端为电池的正负两极，中间为电解质(液态)。而锂离子就像优秀的运动员，在摇椅的两端来回奔跑，在锂离子从正极到负极再到正极的运动过程中，电池的充放电过程便完成了。固态电池的原理与之相同，只不过其电解质为固态，具有的密度以及结构可以让更多带电离子聚集在一端，传导更大的电流，进而提升电池容量。因此，同样的电量，固态电池体积将变得更小。不仅如此，固态电池中由于没有电解液，封存将会变得更加容易，在汽车等大型设备上使用时，也不需要再额外增加冷却管、电子控件等，不仅节约了成本，还能有效减轻重量。
[0003]传统锂离子电池采用有机液体用作电解液进行锂离子的传输，但容易发生漏液、胀气等问题，严重时甚至会导致电池燃烧爆炸，使得电池存在安全隐患。全固态锂电池采用全固态电解质取代传统电池中的隔膜和电解液进行锂离子的传输，相对有机电解液来说更安全。
[0004]固态电解质按照其电解质材料可划分为两大类：有机固态电解质和无机固态电解质。聚氧化乙烯(PEO)是一种结晶性、热塑性的水溶性聚合物，聚氧化乙烯对氢键有很强的亲合力，能和很多小分子化合物、聚合物和无机纳米粒子形成络合物，并且聚氧化乙烯的介电常数高，还具有很好的溶解锂盐的能力。因此，在众多固态电解质中，聚氧化乙烯作为电解质材料的聚合物固态电解质具有高安全性，力学柔性，粘弹型和易成膜等优点，被认为是下一代高能储器件中最具潜力的固态电解质之一。
[0005]聚氧化乙烯基固态电解质的工作机理主要是：聚氧化乙烯分子具有很强的链段运动的能力，聚氧化乙烯的醚氧官能团可与锂盐中的锂离子发生络合反应，由于聚氧化乙烯的链段运动产生了自由体积，锂离子可通过不断同聚氧化乙烯长链中的醚氧键发生络合
‑
解络合过程，由聚氧化乙烯的链段运动实现锂离子迁移。然而，使用聚氧化乙烯基聚合物固态电解质的电池，电芯循环性能不好。

技术实现思路

[0006]基于此，本专利技术提供一种聚合物固态电解质及其制备方法，能够改善聚氧化乙烯基固态电解质的电芯循环性能。
[0007]本专利技术的第一个方面，提供了一种聚合物固态电解质。其技术方案如下：
[0008]一种聚合物固态电解质，包括支撑材料、无机填料、锂盐、功能助剂、聚氧化乙烯。
[0009]在其中一些实施例中，所述功能助剂选自2，6
‑
二叔丁基
‑4‑
甲基苯酚、叔丁基
‑4‑
羟基茴香醚和特丁基对苯二酚中的一种或多种。
[0010]在其中一些实施例中，所述功能助剂占总制备原料中的质量百分比为5％～15％。
[0011]在其中一些实施例中，所述支撑材料为聚偏氟乙烯。
[0012]在其中一些实施例中，所述无机填料为氧化镁。
[0013]在其中一些实施例中，所述锂盐为双氟磺酰基亚胺锂。
[0014]在其中一些实施例中，以质量百分比计，所述聚合物固态电解质的制备原料包括：
[0015][0016]本专利技术的第二个方面，提供了一种聚合物固态电解质的制备方法。其技术方案如下：
[0017]一种聚合物固态电解质的制备方法，包括以下步骤：
[0018]混合聚合物固态电解质的制备原料，挤出后再压成膜，制备聚合物固态电解质；
[0019]所述制备原料包括支撑材料、无机填料、锂盐、功能助剂和聚氧化乙烯。
[0020]在其中一些实施例中，混合聚合物固态电解质的制备原料时还包括搅拌的步骤。
[0021]在其中一些实施例中，所述的搅拌温度为180
±
5℃，搅拌速度为400
±
100r/min，搅拌时间为2
±
0.5h。
[0022]在其中一些实施例中，所述聚合物固态电解质的厚度为20
±
2μm。
[0023]本专利技术的第三个方面，提供了一种固态电池。其技术方案如下：
[0024]一种固态电池，包括正极、负极和上述的聚合物固态电解质。
[0025]在其中一些实施例中，所述聚合物固态电解质包覆所述正极。
[0026]在其中一些实施例中，所述固态电池的负极材料为金属锂。
[0027]在其中一些实施例中，所述固态电池的正极材料为镍钴锰三元正极材料。
[0028]在其中一些实施例中，所述镍钴锰三元正极材料为NCM811。
[0029]本专利技术的有益效果如下：
[0030]本专利技术在聚氧化乙烯基固态电解质中添加功能助剂，制备了一种聚合物固态电解质，本专利技术的专利技术人在研究过程中发现，聚氧化乙烯长链中的醚氧键在高电压(≥4.0V)的作用下会产生自由基，发生链式反应，分子结构迅速瓦解，而随着功能助剂的加入，能够有效吸收聚氧化乙烯在高电压(≥4.0V)的作用下产生的自由基，阻断链式反应的发生，避免分子结构瓦解，扩大了固态电解质的电化学窗口，能够有效提高电芯循环性能。
具体实施方式
[0031]为了便于理解本专利技术，下面将参照具体的实施案例对本专利技术进行更全面的描述。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。
[0032]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具
体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。
[0033]除非另外说明或存在矛盾之处，本文中使用的术语或短语具有以下含义：
[0034]本专利技术中，涉及“和/或”、“或/和”、“及/或”的选择范围包括两个或两个以上相关所列项目中任一个项目，也包括相关所列项目的任意的和所有的组合，所述任意的和所有的组合包括任意的两个相关所列项目、任意的更多个相关所列项目、或者全部相关所列项目的组合。需要说明的是，当用至少两个选自“和/或”、“或/和”、“及/或”的连词组合连接至少三个项目时，应当理解，该技术方案毫无疑问地包括均用“逻辑与”连接的技术方案，还毫无疑问地包括均用“逻辑或”连接的技术方案。比如，“A及/或B”包括A、B和A+B三种并列方案。又比如，“A，及/或，B，及/或，C，及/或，D”的技术方案，包括A、B、C、D中任一项(也即均用“逻辑或”连接的技术方案)，也包括A、B、C、D的任意的和所有的组合，也即包括A、B、C、D中任两项或任三项的组合，还包括A、B、C、D的四项组合(也即均用“逻辑与”连接的技术方案)。
[0035]本专利技术中，涉及“多个”、“多种”、“多次”、“多元”等，如无特别限定，指在数量上大于2或等于2。例如，“一种或多种”表示一种或大于等于两种。
[0036]本专利技术中，涉及“进一步”、“更本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚合物固态电解质，其特征在于，所述聚合物固态电解质的制备原料包括支撑材料、无机填料、锂盐、功能助剂、聚氧化乙烯；所述的功能助剂选自2,6
‑
二叔丁基
‑4‑
甲基苯酚、叔丁基
‑4‑
羟基茴香醚和特丁基对苯二酚中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的聚合物固态电解质，其特征在于：所述功能助剂占总制备原料的质量百分比为5％～15％。3.根据权利要求1所述的聚合物固态电解质，其特征在于：所述支撑材料为聚偏氟乙烯。4.根据权利要求1所述的聚合物固态电解质，其特征在于：所述无机填料为氧化镁。5.根据权利要求1所述的聚合物固态电解质，其特征在于：所述锂盐为双氟磺酰基亚胺锂。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹志锋，唐赞谦，
申请(专利权)人：深圳市合壹新能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：