复合电解质膜、电化学装置以及电子设备制造方法及图纸

本申请公开了一种复合电解质膜、电化学装置以及电子设备。复合电解质膜包括锂盐和含氟聚合物；含氟聚合物包含三元共聚聚合物和四元共聚聚合物中的至少一种；三元共聚聚合物和四元共聚聚合物均包含第一单元、第二单元和第三单元，四元共聚聚合物还包含第四单元。本申请通过引入第三单元和第四单元共聚，扩大PVDF分子链的空间体积，提高PVDF类聚合物的介电常数，改善复合电解质膜的锂离子传输；通过引入第二单元为氟乙炔导入的结构单元[II]，提高整体的结晶度，改善复合电解质膜的拉伸强度，氟乙炔的双键也可以诱导相邻分子链之间发生交联改善复合电解质膜的力学性能，从而减少被锂枝晶刺穿的可能性。枝晶刺穿的可能性。

【技术实现步骤摘要】
复合电解质膜、电化学装置以及电子设备


[0001]本申请涉及电化学装置
，尤其涉及一种复合电解质膜、电化学装置以及电子设备。

技术介绍

[0002]以锂金属作为负极的锂离子电池相比传统的以石墨为负极的锂离子电池在负极拥有更高的比容量(3680mAh/g)和更低的电位(
‑
3.04V vs. SHE)，因而可实现更高的能量密度，被认为是下一代电池的首选技术之一。然而直接以金属锂作为负极依然还存在大量的问题需要解决，特别是锂金属在循环过程中容易形成枝晶锂，刺穿隔膜短路后会与电解液剧烈反应发热，容易引发安全风险。
[0003]采用更高热稳定性的固态电解质替代电解液可以有效降低电池燃烧的风险。在众多固态电解质体系中，聚合物固态电解质相比无机固态电解质具有更好的柔性，可与电极界面实现高效贴合，受到了研究者们的广泛关注。然而，聚合物固态电解质还存在锂离子电导和力学性能等特性欠佳的问题。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本申请实施例提供一种复合电解质膜、电化学装置以及电子设备。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种复合电解质膜，包括锂盐和含氟聚合物；所述含氟聚合物包含三元共聚聚合物和四元共聚聚合物中的至少一种；所述三元共聚聚合物包含第一单元、第二单元和第三单元；所述四元共聚聚合物包含第一单元、第二单元、第三单元和第四单元；其中，所述第一单元为偏氟乙烯导入的结构单元[I]，所述第二单元为氟乙炔导入的结构单元[II]，所述第三单元为三氟乙烯导入的结构单元[III]或四氟乙烯导入的结构单元[IV]，所述第四单元为氯氟乙烯导入的结构单元[V]、二氟氯乙烯导入的结构单元[VI]或三氟氯乙烯导入的结构单元[VII]，[I][II][III][IV][V][VI][VII]。
[0006]在一些示例性的实施例中，以所述三元共聚聚合物为基准，所述第一单元为60摩尔%~80摩尔%，所述第二单元为1摩尔%~10摩尔%，所述第三单元为15摩尔%~40摩尔%，所述第一单元、所述第二单元和所述第三单元的摩尔百分比之和为100%；以所述四元共聚聚合物为基准，所述第一单元为60摩尔%~80摩尔%，所述第二单元为1摩尔%~10摩尔%，所述第三单元和所述第四单元之和为15摩尔%~40摩尔%，所述第一单元、所述第二单元、所述第三单元和所述第四单元的摩尔百分比之和为100%。
[0007]在一些示例性的实施例中，所述含氟聚合物满足如下条件中的至少一种：条件（1）：所述含氟聚合物的平均分子量选自5*104g/mol~5*105g/mol；条件（2）：所述氟乙炔占所述含氟聚合物的摩尔百分比为A，A满足：1摩尔%≤A≤13.5摩尔%。
[0008]在一些示例性的实施例中，所述复合电解质膜在红外光谱分析中在760
±
5cm
‑1存在第一峰、在840
±
5cm
‑1存在第二峰，第二峰和第一峰峰面积比为F，F满足：8≤F≤10.1。
[0009]在一些示例性的实施例中，所述复合电解质膜的厚度为H，H满足：8μm≤H≤100μm。
[0010]在一些示例性的实施例中，所述含氟聚合物占所述复合电解质膜的质量百分比为C1，所述锂盐占所述复合电解质膜的质量百分比为C2，C1：C2的范围为（70
‑
40）:（30
‑
60）。
[0011]在一些示例性的实施例中，所述复合电解质膜包括如下一种或多种的所述含氟聚合物：聚偏氟乙烯
‑
氟乙炔
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氯氟乙烯、聚偏氟乙烯
‑
氟乙炔
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三氟氯乙烯、聚偏氟乙烯
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氟乙炔
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二氟氯乙烯、聚偏氟乙烯
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氟乙炔
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三氟乙烯、聚偏氟乙烯
‑
氟乙炔
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四氟乙烯、聚偏氟乙烯
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氟乙炔
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三氟乙烯
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氯氟乙烯、聚偏氟乙烯
‑
氟乙炔
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三氟乙烯
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三氟氯乙烯、聚偏氟乙烯
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氟乙炔
‑
三氟乙烯
‑
二氟氯乙烯、聚偏氟乙烯
‑
氟乙炔
‑
四氟乙烯
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氯氟乙烯、聚偏氟乙烯
‑
氟乙炔
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四氟乙烯
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三氟氯乙烯和聚偏氟乙烯
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氟乙炔
‑
四氟乙烯
‑
二氟氯乙烯；所述锂盐选自以下材料的一种或多种：LiFSI、LiTFSI、LiPF6、LiPO2F2、LiBOB、LiBF4、LiDFOB、LiNO3、LiClO4、LiCl和LiBr。
[0012]在一些示例性的实施例中，所述复合电解质膜还包括无机填料，所述无机填料占所述复合电解质膜的质量百分比为B，B满足：0＜B≤60wt%。
[0013]在一些示例性的实施例中，所述无机填料选自非活性氧化物、活性氧化物中的一种或多种。
[0014]在一些示例性的实施例中，所述非活性氧化物选自SiO2、Al2O3、勃姆石中的一种或
多种；在一些示例性的实施例中，所述活性氧化物选自石榴石结构的锂镧锆氧、石榴石结构的锂镧锆钽氧、NASICON结构的磷酸钛铝锂、NASICON结构的磷酸锗铝锂、钙钛矿结构的锂镧钛氧中的一种或多种。
[0015]第二方面，本申请提供一种电化学装置，包括如上所述的复合电解质膜。
[0016]第三方面，本申请提供一种电子设备，包括如上所述的电化学装置。
[0017]基于本申请实施例的复合电解质膜、电化学装置以及电子设备，通过在第一单元为偏氟乙烯（VDF）导入的结构单元[I]的基础上引入第三单元和第四单元共聚，可以扩大PVDF分子链的空间体积，减少非极性相的α相含量，提高极性的β相含量，从而提高PVDF类聚合物的介电常数，促进对锂盐的解离，改善复合电解质膜的锂离子传输。在第三单元和第四单元共聚的基础上引入第二单元为氟乙炔导入的结构单元[II]共聚，氟乙炔的双键结构可以改变聚合物分子的晶格应变，降低结晶体积，提高整体的结晶度，改善复合电解质膜的拉伸强度。同时氟乙炔的双键结构也可以诱导相邻分子链之间发生交联，进一步改善复合电解质膜的力学性能，从而减少被锂枝晶刺穿的可能性。
具体实施方式
[0018]以下，具体说明本申请的固态电解质膜及其制备方法、二次电池以及电子装置的实施方式。但是会有省略不必要的详细说明的情况。例如，有省略对已众所周知的事项的详细说明、实际相同结构的说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，便于本领域技术人员的理解。此外，以下说明是为了本领域技术人员充分理解本申请而提供的，并不旨在限定权利要求书所记载的主题。
[0019]本申请所公开的“范围”以下限和上限的形式来限定，给本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合电解质膜，其特征在于，包括锂盐和含氟聚合物；所述含氟聚合物包含三元共聚聚合物和四元共聚聚合物中的至少一种；所述三元共聚聚合物包含第一单元、第二单元和第三单元；所述四元共聚聚合物包含第一单元、第二单元、第三单元和第四单元；其中，所述第一单元为偏氟乙烯导入的结构单元[I]，所述第二单元为氟乙炔导入的结构单元[II]，所述第三单元为三氟乙烯导入的结构单元[III]或四氟乙烯导入的结构单元[IV]，所述第四单元为氯氟乙烯导入的结构单元[V]、二氟氯乙烯导入的结构单元[VI]或三氟氯乙烯导入的结构单元[VII]，[I] [II] [III][IV] [V] [VI][VII] 。2.根据权利要求1所述的复合电解质膜，其特征在于，以所述三元共聚聚合物为基准，所述第一单元为60摩尔%~80摩尔%，所述第二单元为1摩尔%~10摩尔%，所述第三单元为15摩尔%~40摩尔%，所述第一单元、所述第二单元和所述第三单元的摩尔百分比之和为100%；以所述四元共聚聚合物为基准，所述第一单元为60摩尔%~80摩尔%，所述第二单元为1摩尔%~10摩尔%，所述第三单元和所述第四单元之和为15摩尔%~40摩尔%，所述第一单元、所述第二单元、所述第三单元和所述第四单元的摩尔百分比之和为100%。3.根据权利要求1所述的复合电解质膜，其特征在于，所述含氟聚合物满足如下条件中的至少一种：条件（1）：所述含氟聚合物的平均分子量选自5*10
4 g/mol~5*105g/mol；条件（2）：所述氟乙炔占所述含氟聚合物的摩尔百分比为A，A满足：1摩尔%≤A≤13.5摩尔%。4.根据权利要求1所述的复合电解质膜，其特征在于，所述复合电解质膜在红外光谱分析中在760
±
5cm
‑1存在第一峰、在840
±
5cm
‑1存在第二峰，第二峰和第一峰峰面积比为F，F
满足：8≤F≤10.1。5.根据权利要求1所述的复合电解质膜，其特征在于，所述复合电解质膜的厚度为H，H满足：8μm≤H≤100μm。6.根据权利要求1所述的复合电解质膜，其特征在于，所述含氟聚合物占所述复合电解质膜的质量百分比为C1，所述锂盐占所述复合电解质膜的质量百分比为C2，C1：C2的范围为（70
‑
40）:（30
‑
60）。7.根据权利要求1所述的复合电...

【专利技术属性】
技术研发人员：何华锦，谢远森，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：