固态电解质薄膜及其制备方法及锂电池技术

本申请公开了一种固态电解质薄膜及其制备方法及锂电池，涉及锂电池领域，固态电解质薄膜，包括聚合物材料、锂盐以及无机活性填料，所述聚合物材料包括苯乙烯

【技术实现步骤摘要】
固态电解质薄膜及其制备方法及锂电池


[0001]本申请涉及锂电池领域，尤其涉及一种固态电解质薄膜及其制备方法及锂电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。传统的锂离子电池采用液态有机电解液作为电解质材料，由于液态有机电解液存在易燃、产气等问题，导致电池的应用存在安全隐患，固态电解质受到越来越多的关注。
[0003]固态电解质主要包括陶瓷氧化物体系、硫化物体系、聚合物体系等，其中聚合物固体电解质因其良好的加工性、浸润性等特点被认为具有广阔的应用前景。在众多锂离子导体聚合物中，聚环氧乙烷(PEO)基电解质被研究最多，具有较高的锂离子电导率、保护负极稳定性和良好的成膜能力，但是PEO基电解质在电压＞3.9V时易被氧化，导致电池性能下降，应用场景受限。

技术实现思路

[0004]鉴于此，本申请提供一种固态电解质薄膜及其制备方法及锂电池，旨在解决现有电解质薄膜在高压环境下易被氧化的问题。
[0005]本申请实施例是这样实现的：
[0006]第一方面，本申请提供一种固态电解质薄膜，包括聚合物材料、锂盐以及无机活性填料，所述聚合物材料包括苯乙烯
‑
二丙烯酸酯
‑
苯乙烯嵌段聚合物，所述苯乙烯
‑
二丙烯酸酯
‑
苯乙烯嵌段聚合物具有如下结构式(Ⅰ)：
[0007][0008]其中，R1和R2各自独立的选自H或者CH3；M包括交替连接的多个单元A和多个单元B，所述单元A和单元B各自独立地取自烷基或
‑
O
‑
，且所述单元A的数量为1～50，所述单元B的数量为1～50；m为10～1000，n为10～500，且m和n均为整数。
[0009]可选的，在本申请的一些实施例中，所述苯乙烯
‑
二丙烯酸酯
‑
苯乙烯嵌段聚合物选自苯乙烯
‑
聚乙二醇二甲基丙烯酸酯
‑
苯乙烯聚合物、苯乙烯
‑
三乙二醇二甲基丙烯酸酯
‑
苯乙烯聚合物、苯乙烯
‑
聚乙二醇二丙烯酸酯
‑
苯乙烯聚合物、苯乙烯
‑
1,6
‑
己二醇二丙烯酸
酯
‑
苯乙烯聚合物、苯乙烯
‑
1,6
‑
己二醇二甲基丙烯酸酯
‑
苯乙烯聚合物、苯乙烯
‑
二缩三丙二醇双丙烯酸酯
‑
苯乙烯聚合物、苯乙烯
‑
四甘醇二丙烯酸酯
‑
苯乙烯聚合物中的一种或多种；和/或，
[0010]所述锂盐选自LiTFSI、LiFSI、LiDFOB、LiBOB、LiPF6、LiBF4中的一种或多种；和/或，
[0011]所述无机活性填料包括γ
‑
LiAlO2、Li3N、LATP、LLZTO中的一种或多种；和/或，
[0012]按质量百分含量计，所述固态电解质薄膜包括5～70％所述聚合物材料、10～90％所述无机活性填料以及5～50％所述锂盐。
[0013]第二方面，本申请还提出一种固态电解质薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0014]将二丙烯酸酯单体、氯乙酰化聚苯乙烯和非质子性溶剂混合，得到混合物；
[0015]向所述混合物中加入催化剂，进行聚合反应，得到苯乙烯
‑
二丙烯酸酯
‑
苯乙烯嵌段聚合物；
[0016]将所述苯乙烯
‑
二丙烯酸酯
‑
苯乙烯嵌段聚合物、锂盐和无机活性填料混合，制得固态电解质薄膜。
[0017]可选的，在本申请的一些实施例中，将二丙烯酸酯单体、氯乙酰化聚苯乙烯和非质子性溶剂混合，得到混合物的步骤中：
[0018]所述二丙烯酸酯单体包括聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯、1,6
‑
己二醇二甲基丙烯酸酯、二缩三丙二醇双丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯中的一种或多种；和/或，
[0019]所述非质子性溶剂选自非质子性非极性溶剂和非质子性极性溶剂中的一种或多种；所述非质子性极性溶剂选自醚类、卤素化合物、酮类、含氮烃类、酰胺类中的一种或多种；所述非质子性非极性溶剂选自芳烃类和脂肪烃类中的一种或多种；和/或，
[0020]所述二丙烯酸酯单体的质量为所述二丙烯酸酯单体和所述氯乙酰化聚苯乙烯的总质量的10～90％；和/或，
[0021]所述氯乙酰化聚苯乙烯的质量为所述二丙烯酸酯单体和所述氯乙酰化聚苯乙烯的总质量的10～90％；和/或，
[0022]所述非质子性溶剂的质量为所述二丙烯酸酯单体和所述氯乙酰化聚苯乙烯的总质量的5～20倍。
[0023]可选的，在本申请的一些实施例中，所述二丙烯酸酯单体包括聚乙二醇二甲基丙烯酸酯，且所述聚乙二醇二甲基丙烯酸酯的数均分子量Mn为200～600
[0024]可选的，在本申请的一些实施例中，向所述混合物中加入催化剂，进行聚合反应，得到苯乙烯
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二丙烯酸酯
‑
苯乙烯嵌段聚合物的步骤中：
[0025]所述催化剂包括金属卤化物和配位剂，所述金属卤化物选自卤化铜和亚卤化铜中的一种或多种；所述配位剂包括四甲基乙二胺、三[2
‑
(二甲氨基)乙基]胺、三乙胺、N，N
‑
二异丙基乙胺中的一种或多种；和/或，
[0026]所述聚合反应的温度为90～120℃，反应时间为10～14h；和/或，
[0027]进行聚合反应之后，得到苯乙烯
‑
二丙烯酸酯
‑
苯乙烯嵌段聚合物之前，还包括：将反应后得到溶液进行过滤得到滤液，将所述滤液与和沉淀剂混合，沉淀得到所述苯乙烯
‑
二丙烯酸酯
‑
苯乙烯嵌段聚合物；和/或，
[0028]向所述混合物中加入催化剂之前，先向所述混合物中通入惰性气体，通入所述惰
性气体的时间大于等于1.5h。
[0029]可选的，在本申请的一些实施例中，所述催化剂为氯化亚铜和四甲基乙二胺；和/或，
[0030]所述金属卤化物和所述二丙烯酸酯单体的摩尔比为1～5：1；和/或，
[0031]所述配位剂和所述二丙烯酸酯单体的摩尔比为1～5：1；和/或，
[0032]所述惰性气体包括氮气、氦气和氩气中的一种或多种；和/或，
[0033]所述沉淀剂包括碳原子数为5～12的烷烃类溶剂。
[0034]可选的，在本申请的一些实施例中，将所述苯乙烯
‑
二丙烯酸酯
‑
苯乙烯嵌段聚合物、锂盐和无机活性填料混合，制得固态电解质薄膜的步骤中：
[0035]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固态电解质薄膜，其特征在于，包括聚合物材料、锂盐以及无机活性填料，所述聚合物材料包括苯乙烯
‑
二丙烯酸酯
‑
苯乙烯嵌段聚合物，所述苯乙烯
‑
二丙烯酸酯
‑
苯乙烯嵌段聚合物具有如下结构式(Ⅰ)：其中，R1和R2各自独立的选自H或者CH3；M包括交替连接的多个单元A和多个单元B，所述单元A和单元B各自独立地取自烷基或
‑
O
‑
，且所述单元A的数量为1～50，所述单元B的数量为1～50；m为10～1000，n为10～500，且m和n均为整数。2.根据权利要求1所述的固态电解质薄膜，其特征在于，所述苯乙烯
‑
二丙烯酸酯
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苯乙烯嵌段聚合物选自苯乙烯
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聚乙二醇二甲基丙烯酸酯
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苯乙烯聚合物、苯乙烯
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三乙二醇二甲基丙烯酸酯
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苯乙烯聚合物、苯乙烯
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聚乙二醇二丙烯酸酯
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苯乙烯聚合物、苯乙烯
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1,6
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己二醇二丙烯酸酯
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苯乙烯聚合物、苯乙烯
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1,6
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己二醇二甲基丙烯酸酯
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苯乙烯聚合物、苯乙烯
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二缩三丙二醇双丙烯酸酯
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苯乙烯聚合物、苯乙烯
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四甘醇二丙烯酸酯
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苯乙烯聚合物中的一种或多种；和/或，所述锂盐选自LiTFSI、LiFSI、LiDFOB、LiBOB、LiPF6、LiBF4中的一种或多种；和/或，所述无机活性填料包括γ
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LiAlO2、Li3N、LATP、LLZTO中的一种或多种；和/或，按质量百分含量计，所述固态电解质薄膜包括5～70％所述聚合物材料、10～90％所述无机活性填料以及5～50％所述锂盐。3.一种固态电解质薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将二丙烯酸酯单体、氯乙酰化聚苯乙烯和非质子性溶剂混合，得到混合物；向所述混合物中加入催化剂，进行聚合反应，得到苯乙烯
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二丙烯酸酯
‑
苯乙烯嵌段聚合物；将所述苯乙烯
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二丙烯酸酯
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苯乙烯嵌段聚合物、锂盐和无机活性填料混合，制得固态电解质薄膜。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，将二丙烯酸酯单体、氯乙酰化聚苯乙烯和非质子性溶剂混合，得到混合物的步骤中：所述二丙烯酸酯单体包括聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、1,6
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己二醇二丙烯酸酯、1,6
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己二醇二甲基丙烯酸酯、二缩三丙二醇双丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯中的一种或多种；和/或，所述非质子性溶剂选自非质子性非极性溶剂和非质子性极性溶剂中的一种或多种；所述非质子性极性溶剂选自醚类、卤素化合物、酮类、含氮烃类、酰胺类中的一种或多种；所述
非质子性非极性溶剂选自芳烃类和脂肪烃类中的一种或多种；和/或，所述二丙烯酸酯单体的质量为所述二丙烯酸酯单体和所述氯乙酰化聚苯乙烯的总质量的10～90％；和/或，所述氯乙酰化聚苯乙烯的质量为所述二丙烯酸酯单体和所述氯乙酰化聚苯乙烯的总质量的10～90％；和/或，所述非质子性溶剂的质量为所述二丙烯酸酯单体和所述氯乙酰化聚苯乙烯的总质量的5～20倍。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述二丙烯酸酯单体包括聚乙二醇二甲基丙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂玉祖，郭峰，魏文硕，赵江辉，谢茂玲，王国荣，
申请(专利权)人：浙江正泰电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：