【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固态电解质，具体涉及一种宽温域聚合物固态电解质及其制备方法和应用。
技术介绍
1、在全球面临资源短缺、环境污染的严峻问题面前，加快新能源的发展变得尤为急迫。锂离子电池由于其具有电压高、比能量高、无记忆效应等有点，被作为当今世界最受欢迎的电化学储能器件，已经广泛的应用到世界人民生活的方方面面，包括生活中各类电子产品、电动汽车、航空航天用电器等方面。在面对极端环境的情况，比如，北方的冬天、深海、临近空间等低温环境，高温天气、高压设备等高温环境，传统的锂离子电池的容量和循环寿命性能会大打折扣，甚至不能发挥其性能，此外，由于含有易挥发性的有机电解液而具有较大的安全隐患。
2、因此，固态电池因其采用固态电解质代替有机电解液，从根本上解决了传统锂离子电池的安全问题，并且固态电解质与金属锂负极的搭配有望实现较高的能量密度，现已成为下一代锂电池的发展方向。但是，固态电池具有一定优势的同时也具多个关键技术难题，因有固-固界面阻抗高、固态电解质低温离子电导率低、高温不稳定等问题严重制约其发展和应用。改性的聚合物类固态电解质因其具有一定的柔韧性、固-固界面接触阻抗低、离子电导率高等优点而备受关注，但是，低温下离子电导率低和高温不稳定等缺点，不能满足当前固态电池对电解质的特性需求，难以实现固态电池在宽温域场景下的使用要求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种宽温域聚合物固态电解质及其制备方法和应用，解决现有技术中改性的聚合物类固态电解质低温下离子电导率低和高温不稳定等
2、本专利技术公开了一种宽温域聚合物固态电解质，包括基底，所述基底涂覆有电解质前驱液，所述电解质前驱液包括1,3,5-三氧六环、引发剂、双三氟黄酰亚胺锂和含氟有机添加剂。
3、进一步的，所述含氟有机添加剂为链状或环状有机含氟添加剂。
4、进一步的，所述含氟有机添加剂为三氟乙基碳酸酯、n,n二甲基三氟乙酰胺、乙基4,4,4-三氟乙酸乙酯、甲基三氟乙基碳酸酯、乙基三氟乙基碳酸酯、一氟代甲基碳酸乙烯、二氟代甲基碳酸乙烯酯或4-三氟代甲基碳酸乙烯酯。
5、进一步的，所述引发剂为双氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲烷磺酸铝或六氟磷酸锂中的一种或多种。
6、进一步的，所述基底为纳米纤维膜。
7、进一步的，所述纳米纤维膜由聚偏氟乙烯(pvdf)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(pvdf-hfp)、聚酰亚胺(pi)或聚丙烯腈(pan)中的一种或多种而成。
8、进一步的，所述纳米纤维膜的厚度为20um～200um
9、一种宽温域聚合物固态电解质制备方法，包括以下步骤，将聚合物固态电解质前驱溶液涂覆于基底表面并渗透至微孔结构中，在电极表面热引发原位聚合形成25um-205um厚度的聚合物固态电解质；
10、所述聚合物固态电解质前驱液包括1,3,5-三氧六环、引发剂、双三氟黄酰亚胺锂和含氟有机添加剂。
11、进一步的，所述聚合物电解质前驱液中1,3,5-三氧六环、引发剂和双三氟黄酰亚胺锂重量比为：1～5：0.01～2：0.2～3。
12、进一步的，所述含氟有机添加剂占电解质前驱液的重量比为1％～20％。
13、一种宽温域聚合物固态电解质的应用，应用于固态电池。
14、进一步，所述固态电池正极活性物质为钴酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料、尖晶石镍锰酸锂材料和富锂锰材料中的一种或多种；所述固态电池的负极活性物质为硅/碳、钛酸锂或金属锂。
15、与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果是：
16、1.本专利技术利用具备三维互通网络结构的纳米纤维膜作为基底，在富有多孔结构中以及表面承载更多的高离子传导能力的聚1,3,5-三氧六环，搭建出具有三维互通的导离子通道，能够有效地提高锂离子迁移速率,有机含氟添加剂的引入，可提供聚合物固态电解质体系的低熔点、高介电常数的组分，能更好的促进锂盐的解离，提高聚合物固态电解质在低温条件下具备高离子迁移能力。此外，氟原子取代传统有机溶剂上的氢原子后，可燃性的氢含量会有所降低，抑制了溶剂的燃烧可能性，从而能提高聚合物固态电解质的高温稳定和安全性能，由于f元素具有很强的吸电子能力，有利于在负极表面形成稳定、坚固、耐高温的sei膜，有效改善固-固界面阻抗，制备得到低温离子电导率高、高温性能稳定等优点的聚合物固态电解质，提升固态电池的宽温域综合电化学性能。本专利技术提供了一种宽温域聚合物固态电解质的制备方法，制备工艺简单可控、成本低，所制得的聚合物固态电解质性能优异。
17、2.本专利技术提供的复合聚合物固态电解质具有低温高离子电导率、高温性能稳定等优点，将对宽温域聚合物固态电解质应用于固态电池中，可实现固态电池高充放电能力和长循环安全工作。
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1.一种宽温域聚合物固态电解质，包括基底，其特征在于：所述基底涂覆有电解质前驱液，所述电解质前驱液包括1,3,5-三氧六环、引发剂、双三氟黄酰亚胺锂和含氟有机添加剂。
2.根据权利要求1所述的一种宽温域聚合物固态电解质，其特征在于：所述含氟有机添加剂为链状或环状有机含氟添加剂。
3.根据权利要求2所述的一种宽温域聚合物固态电解质，其特征在于：所述含氟有机添加剂为三氟乙基碳酸酯、N,N二甲基三氟乙酰胺、乙基4,4,4-三氟乙酸乙酯、甲基三氟乙基碳酸酯、乙基三氟乙基碳酸酯、一氟代甲基碳酸乙烯、二氟代甲基碳酸乙烯酯或4-三氟代甲基碳酸乙烯酯。
4.根据权利要求1所述的一种宽温域聚合物固态电解质，其特征在于：所述引发剂为双氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲烷磺酸铝或六氟磷酸锂中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种宽温域聚合物固态电解质，其特征在于：所述基底为纳米纤维膜。
6.一种宽温域聚合物固态电解质制备方法，其特征在于：将聚合物固态电解质前驱溶液涂覆于基底表面并渗透至微孔结构中，在电极表面热引发原位聚合形成厚度为25um
7.根据权利要求6所述的一种宽温域聚合物固态电解质制备方法，其特征在于：所述聚合物电解质前驱液中1,3,5-三氧六环、引发剂和双三氟黄酰亚胺锂重量比为：1～5：0.01～2：0.2～3。
8.根据权利要求6所述的一种宽温域聚合物固态电解质制备方法，其特征在于：所述含氟有机添加剂占电解质前驱液的重量比为1％～20％。
9.一种宽温域聚合物固态电解质的应用，其特征在于：权利要求1-5任一项所述的一种宽温域聚合物固态电解质或权利要求6-8任一项所述的一种宽温域聚合物固态电解质制备方法制得的电解质应用于固态电池。
10.根据权利要求9所述的一种宽温域聚合物固态电解质的应用，其特征在于：所述固态电池正极活性物质为钴酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料、尖晶石镍锰酸锂材料和富锂锰材料中的一种或多种；所述固态电池的负极活性物质为硅/碳、钛酸锂或金属锂。
...【技术特征摘要】
1.一种宽温域聚合物固态电解质，包括基底，其特征在于：所述基底涂覆有电解质前驱液，所述电解质前驱液包括1,3,5-三氧六环、引发剂、双三氟黄酰亚胺锂和含氟有机添加剂。
2.根据权利要求1所述的一种宽温域聚合物固态电解质，其特征在于：所述含氟有机添加剂为链状或环状有机含氟添加剂。
3.根据权利要求2所述的一种宽温域聚合物固态电解质，其特征在于：所述含氟有机添加剂为三氟乙基碳酸酯、n,n二甲基三氟乙酰胺、乙基4,4,4-三氟乙酸乙酯、甲基三氟乙基碳酸酯、乙基三氟乙基碳酸酯、一氟代甲基碳酸乙烯、二氟代甲基碳酸乙烯酯或4-三氟代甲基碳酸乙烯酯。
4.根据权利要求1所述的一种宽温域聚合物固态电解质，其特征在于：所述引发剂为双氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲烷磺酸铝或六氟磷酸锂中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种宽温域聚合物固态电解质，其特征在于：所述基底为纳米纤维膜。
6.一种宽温域聚合物固态电解质制备方法，其特征在于：将聚合物固态电解质前驱溶液涂...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖敏会，江训昌，周洋，万仁杰，王鹏旭，
申请(专利权)人：重庆交通大学绿色航空技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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