一种聚合物固态电解质粘接层及其制备方法技术

本发明专利技术涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种聚合物固态电解质粘接层及其制备方法。聚合物固态电解质粘接层由包括如下重量份数的原料制备而成：羟基封端PEO 65

【技术实现步骤摘要】
一种聚合物固态电解质粘接层及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种聚合物固态电解质粘接层及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着电动汽车和储能电站的发展，人们对锂离子电池的安全性以及能量密度提出了更高的要求。与传统锂离子电池所用的电解液相比，固态电解质具有更高的热稳定性和较低的可燃性，并且能规避电解液漏液带来的安全隐患，因此具有更好的安全性。此外，固态电解质的高强度和超薄，能够抑制锂枝晶生长，有望与金属锂负极适配，并以高能量密度的钴酸锂或高镍三元材料为正极，构造高压固态锂金属电池体系，实现超高的能量密度(>400Wh/kg)。
[0003]固态电解质可大致分为无机固态电解质(氧化物、硫化物)和聚合物固态电解质两类。其中，PEO基聚合物电解质因制备流程简单、成本低、柔韧性好，被认为是最具商业前景的固态电解质之一。
[0004]虽然固态电池具有更高的能量密度和安全性能，固态电解质与电极界面接触差的问题一定程度上限制了其大规模应用。由于固态电解质较差的柔韧性，使得电池的界面阻抗较大，进一步导致电池电化学性能的降低，同时较差的界面接触还容易引发锂枝晶的生长，造成电池失效短路。此外，在电池循环过程中，电池正负极往往伴随着体积的变化，这一过程使得界面接触问题更加严重。因此，在本领域中，期待开发一种刚柔并济型固态电解质。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种聚合物固态电解质粘接层及其制备方法，用以解决固态电解质与电极界面接触差的问题。
[0006]根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供一种聚合物固态电解质粘接层，由包括如下重量份数的原料制备而成：羟基封端PEO 65
‑
95份、异氰酸酯固化剂0.5
‑
10份、锂盐5
‑
25份。
[0007]上述方案中，本专利技术的一种聚合物固态电解质粘接层由包括羟基封端PEO、异氰酸酯固化剂、锂盐的原料制备而成，其中，羟基封端PEO与异氰酸酯固化剂反应慢，有利于制备过程中控制粘接层的分子量，将粘接层的分子量控制在合理的范围值内，可以使粘接层保持强的粘接性能，有利于聚合物固态电解质与正负极之间的粘接，同时能确保在低粘度下易于渗透到正负极微孔孔道中，增加了聚合物固态电解质与正负极的接触面积，有效降低了接触电阻，进而保证组装成的电池的电化学性能。本专利技术的聚合物固态电解质粘接层还具有高机械强度和高软化点，能确保高温下不熔融，克服了热胀冷缩的缺陷。本专利技术将羟基封端、异氰酸酯固化剂、锂盐的用量控制在合理的范围值内，使得各组分发挥更好的协同作用，更有利于聚合物固态电解质粘接层粘接性能、机械强度、软化点和电化学性能的提升。
[0008]进一步地，所述羟基封端PEO的分子量为200
‑
2000g/mol。
[0009]上述方案中，通过将羟基封端PEO的分子量控制在合理的范围值内，更有利于聚合物固态电解质粘接层粘接性能、机械强度和电化学性能的提升。
[0010]进一步地，所述异氰酸酯固化剂为TDI三聚体、HDI三聚体、IPDI三聚体、TDI
‑
TMP加成物中的一种或几种。
[0011]上述方案中，通过选定合适类型的异氰酸酯固化剂，更有利于聚合物固态电解质粘接层粘接性能、机械强度和电化学性能的提升。
[0012]进一步地，所述锂盐为LITFSI和LIFSI中的一种或二种。
[0013]上述方案中，能更有利于提升锂离子的电化学性能。
[0014]根据本专利技术的第而方面，本专利技术还提供上述的聚合物固态电解质粘接层的制备方法，包括如下步骤：
[0015](1)配置粘接层树脂：以65
‑
95份羟基封端PEO、0.5
‑
10份异氰酸酯固化剂、5
‑
25份锂盐为原料，制得粘接层树脂；
[0016](2)刮涂：将步骤(1)制得的粘接层树脂刮涂于正、负极上，制得粘接层；
[0017](3)叠片：把固态电解质膜叠于正、负极之间，施压，通过粘接层使得正负极与固态电解质膜粘接充分；
[0018](4)后熟化：将步骤(3)制得的叠片进行后熟化，使得粘接层充分交联并具有一定强度。
[0019]上述方案中，本专利技术的聚合物固态电解质粘接层的制备方法先采用特定配比的羟基封端PEO、异氰酸酯固化剂和锂盐为原料，制得粘接层树脂，粘接层树脂流动性好，粘接性能优异，还具有高机械强度和高软化点的特点。再将粘接层树脂刮涂于正、负极上，然后把固态电解质膜叠于正、负极之间，施压，通过粘接层使得正负极与固态电解质膜粘接充分，最后将制得的叠片进行后熟化，使得粘接层充分交联并具有一定强度，制备方法简单，条件适中，通过粘接层能将固态电解质膜稳固地粘接在正负极上，同时也不影响固态电解质膜、正负极的电化学性能。
[0020]进一步地，步骤(3)中，待步骤(2)刮涂的粘接层树脂处于凝胶阶段时，把固态电解质膜叠于正、负极之间。
[0021]上述方案中，通过待刮涂的粘接层树脂处于凝胶阶段时，把固态电解质膜叠于正、负极之间，更有利于固态电解质膜与正、负极之间的粘接。
[0022]进一步地，步骤(1)中，所述粘接层树脂的制备方法具体如下：氮气保护下，按重量称取羟基封端PEO和锂盐放入容器中，100℃搅拌2h，使得锂盐溶解完全，然后将混合物降温至30℃，按重量称取异氰酸酯固化剂放入混合物中，继续在30℃下搅拌30min。
[0023]上述方案中，通过对粘接层树脂的制备过程中原料的加料顺序，反应时间，反应温度进行严格控制，更能提升粘接层树脂的性能。
[0024]进一步地，步骤(1)中，所述固态电解质膜为PEO基聚合物固态电解质膜。
[0025]上述方案中，通过限定固态电解质膜为PEO基聚合物固态电解质膜，使得固态电解质膜与PEO基的粘接层形成更好的搭配效果，使得粘接层对固态电解质膜形成更有效的粘接效果，进而使制备得到的电池性能更优。
[0026]进一步地，步骤(2)中，刮涂是在真空条件下进行。
[0027]上述方案中，通过限定刮涂是在真空条件下进行，有利于刮涂效果的实现，以在正
负极表面上制作平整、均匀和高质量的粘接层。
[0028]进一步地，步骤(3)中，后熟化是在80℃真空烘箱中熟化24小时。
[0029]上述方案中，通过对后熟化成中温度、时间、真空条件的控制，有利于粘接层的高效形成，使粘接层的效果更优。
[0030]本专利技术一种聚合物固态电解质粘接层以PEO为基础制备得到，确保了在低粘度下易于渗透到正负极微孔孔道中，增加了聚合物固态电解质与正负极的接触面积，有效降低了接触电阻。本专利技术制备的聚合物固态电解质粘接层具有高机械强度和高软化点，确保高温下不熔融，克服了冷缩热胀的缺陷。
具体实施方式
[0031]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚合物固态电解质粘接层，其特征在于，由包括如下重量份数的原料制备而成：羟基封端PEO 65
‑
95份、异氰酸酯固化剂0.5
‑
10份、锂盐5
‑
25份。2.根据权利要求1所述的聚合物固态电解质粘接层，其特征在于，所述羟基封端PEO的分子量为200
‑
2000g/mol。3.根据权利要求1所述的聚合物固态电解质粘接层，其特征在于，所述异氰酸酯固化剂为TDI三聚体、HDI三聚体、IPDI三聚体、TDI
‑
TMP加成物中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的聚合物固态电解质粘接层，其特征在于，所述锂盐为LITFSI和LIFSI中的一种或二种。5.权利要求1
‑
4任一项所述的聚合物固态电解质粘接层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)配置粘接层树脂：以65
‑
95份羟基封端PEO、0.5
‑
10份异氰酸酯固化剂、5
‑
25份锂盐为原料...

【专利技术属性】
技术研发人员：旷文敏，
申请(专利权)人：新源清材科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：