一种固态电解质膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于电解质膜制备技术领域，具体涉及一种固态电解质膜及其制备方法；本发明专利技术将可生物降解的聚合物溶于锂盐电解液中配制成纺丝液，通过静电纺丝法制备得到微观纤维状

【技术实现步骤摘要】
一种固态电解质膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于电解质膜制备
，具体涉及一种固态电解质膜及其制备方法
。

技术介绍

[0002]电解质是锂离子电池的血液
。
商用新能源电池所用的电解质主要是含有机溶剂和锂盐的液态电解质为主，然而，液态锂电池应用时存在大量的安全性问题，如漏液
、
燃烧
、
爆炸等
。
全固态锂离子电池以聚合物为电解质，实现了锂电池能量密度
、
循环寿命等高电性能的同时，避免了液态电解质所引发的安全性问题，发展前景良好
。
[0003]目前，全固态电解质使用的聚合物大多以聚环氧乙烷
(PEO)、
聚丙烯腈
(PAN)、
聚偏氟乙烯
(PVDF)
等为主
。
这些聚合物常温下在锂电池应用中离子电导率低
、
力学性能差，环境方面适应性差及生物安全性不足，迫使研究者寻找更高性能的固态聚合物电解质进行替代
。
可生物降解聚合物被认为是最有潜力的应用材料，具有令人难以置信的可再生性和可生物降解性，可满足锂离子电池高电性能和环保双策略
。
[0004]申请公布号为
CN102324483A
的中国专利技术专利公开了一种可生物降解的共混型聚合物电解质膜及其制备方法，其基本配比为可生物降解聚合物
30
％～
65
％，不可生物降解聚合物
40
％～
60
％，导电锂盐5％～
15
％，但是其电化学性能较差，需要进一步完善
。
申请公布号为
CN109037766A
的中国专利技术专利公布了一种可生物降解的复合固态电解质膜及其制备方法，该专利技术的复合固态电解质膜主要成分为：可生物降解聚合物
25
％～
60
％
、
不可生物降解聚合物
15
％～
50
％
、
导电锂盐3％～
30
％
、
增塑剂1％～
30
％
。
该复合固态电解质膜电导率较低，大量不可生物降解聚合物没有满足环保的目的
。
[0005]现阶段，可生物降解的固态电解质为了提高材料性能基本采用共混的方式，这种方式能将多种材料的优点集中体现在一种材料上，但是共混包含的三分之一不可生物降解聚合物在一定程度上还是未达到绿色生态的效果
。
唯有单一或者多样性可生物降解聚合物作为固态电解质基体在满足环境适应性的同时，也可实现锂电池的高性能
。

技术实现思路

[0006]为解决上述现有技术存在的不足和缺点，本专利技术的目的在于提供一种固态电解质膜及其制备方法，能够固态电解质的优异电化学性能及对环境的无害性，所制备得到的固态电解质膜在满足基本电化学性能上，可生物降解
、
无污染
。
[0007]本专利技术采取的技术方案是：
[0008]1、
一种绿色
、
安全的固态电解质膜制备方法，包括如下步骤：
[0009](1)
量取定量的二甲基甲酰胺溶剂，再称取锂盐溶于该溶剂中，并置于磁力搅拌器上搅拌直至锂盐全部溶解，得到锂盐电解液为溶液
A
；
[0010]进一步，所述二甲基甲酰胺的纯度为
99.99
％；锂盐为双三氟甲磺酰亚胺锂
、
双氟磺酰亚胺锂
、
六氟磷酸锂和双乙二酸硼酸锂的一种或者几种；
[0011]进一步，所述溶液
A
锂盐电解液的浓度为
0.1
～
3mol/L
；溶液
A
磁力搅拌温度为常温
25℃
，时间为4～
12h。
[0012](2)
称取可生物降解的聚合物溶于溶液
A
中，置于磁力搅拌器上搅拌直至聚合物分散均匀，得到纺丝液为溶液
B
，采用静电纺丝法将溶液
B
纺丝为薄膜，厚度为1～
20
μ
m
；
[0013]进一步，所述可生物降解的聚合物为聚酯酰胺
、
聚酰胺其中的一种；所述聚合物的添加量与二甲基甲酰胺溶剂质量比为1％～
10
％；溶液
B
的磁力搅拌温度为
45
～
65℃
，时间为4～
24h。
[0014]进一步，所述静电纺丝法制备固态电解质膜的工艺条件为：纺丝电压
10
～
100kV
，针头内径为
0.1
～
5mm
；纺丝液推注速度为
0.01
～
0.5mm/min
，纺丝时间为2～
48h
；纺丝环境温度
18
～
30℃
，空气相对湿度
10
～
80
％；
[0015](3)
将步骤
(2)
中制备得到的薄膜放入真空干燥箱中烘干，最终得到微观纤维状
、
可生物降解的固态电解质膜；
[0016]进一步，所述真空干燥箱的温度为
45
～
95℃
，烘干时间为6～
24h
，并保持真空状态
。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0018]本专利技术所制备的固态电解质膜一方面具有电压窗口宽
、
良好离子电导率
、
初始容量高及循环性能稳定等优异的电性能，另一方面具有可生物降解
、
绿色生态等良好的环境适用性，可应用于全固态锂电池中
。
[0019]本专利技术涉及到一种绿色
、
安全的固态电解质膜，该固态电解质膜是将可生物降解的聚合物溶于锂盐电解液中配制成纺丝液，通过静电纺丝法制备得到微观纤维状
、
可生物降解的固态电解质膜
。
该电解质所运用的聚合物可生物降解，所制备得到的固态电解质膜具有良好的热塑性
、
降解性，处理回收过程中容易被生物有机体新陈代谢，保证了绿色生态的环境适应性
。
其固态电解质膜电压窗口高
、
电导率高
、
循环性能好，满足了电池的高安全和高性能的优良特性
。
静电纺丝法制备得到的固态电解质薄膜透气性高
、
厚度可控，固态电解质膜工艺制备过程简单，易操作，时长短，可工业化
、
大规模生产
。
附图说明
[0020]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种固态电解质膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)
量取二甲基甲酰胺溶剂，再取锂盐溶于该溶剂中，并置于磁力搅拌器上搅拌直至锂盐全部溶解，得到锂盐电解液，为溶液
A
；
(2)
称取可生物降解的聚合物溶于溶液
A
中，置于磁力搅拌器上搅拌直至聚合物分散均匀，得到纺丝液，为溶液
B
，采用静电纺丝法将溶液
B
纺丝为薄膜；
(3)
将步骤
(2)
中制备得到的薄膜放入真空干燥箱中烘干，最终得到微观纤维状
、
可生物降解的固态电解质膜，厚度为1‑
20
μ
m。2.
如权利要求1所述的一种固态电解质膜的制备方法，其特征在于，所述的二甲基甲酰胺的纯度为
99.99
％；所述的锂盐为双三氟甲磺酰亚胺锂
、
双氟磺酰亚胺锂
、
六氟磷酸锂和双乙二酸硼酸锂的一种或者几种；所述的锂盐电解液浓度为
0.1
‑
3mol/L。3.
如权利要求1所述的一种固态电解质膜的制备方法，其特征在于，所述步骤
(1)
中制备溶液
A
时的磁力搅拌温度为常温<...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗凤兰，唐月娇，周雄，田文燕，刘富亮，陈晓涛，刘江涛，袁再芳，刁思强，胡锦飞，陈安国，班宵汉，胡洪瑞，田洪松，李一帆，
申请(专利权)人：贵州梅岭电源有限公司，
类型：发明
国别省市：