【技术实现步骤摘要】
本公开属于全固态锂金属电池和聚合物固态电解质，尤其涉及一种聚合物固态电解质膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、锂金属电池因其高能量密度、优异的循环稳定性和重量轻等优点在新能源汽车、便携式电子设备和大规模储能系统中具有广泛的应用前景。然而，传统的锂电池体系采用有机电解液作为电解质，存在电解液泄露、易燃、电化学窗口较窄以及与金属锂负极化学相容性不好等问题。与液态电解质相比，固态电解质同时具备不易燃、耐高温、在锂金属体系中表现较稳定的特性，此外还具备一定的力学机械强度，可以更好的抑制锂枝晶生长，抵抗外界应力冲击，降低热失控风险，从而大幅提高电池安全性能。另外，固态电解质能够兼容更高比容量正负极材料，打开能量密度上升空间。因此，开发全固态电解质可以从根本上解决液态电解质的本征安全性问题，是实现新一代动力电池和能量存储设备的关键因素之一。
2、聚环氧乙烷基电解质具有成本低、柔性、加工性好以及和锂金属化学兼容性好等优点而备受关注，是最早商业应用的固态电解质之一。然而，纯环氧乙烷基聚合物电解质在低温下结晶度较高、锂离子输运与链段运动高度耦合、耐高压稳定性和机械强度均较差，导致低温下电化学性能较差，难以应用于高压正极，并出现由锂枝晶生长导致的短路等安全问题，制约了其在高性能动力电池领域的商业化应用。目前该领域多采用与陶瓷电解质或其他聚合物电解质复合的技术路线来改善聚环氧乙烷基电解质的综合性能，这些改性手段往往只能解决上述某一方面的缺陷，但同时也对其他性能产生不良影响。因此，开发一种同时具有优异电化学性能和良好机械强度的聚环氧乙烷基
技术实现思路
1、有鉴于此，本公开提供了一种聚环氧乙烷基聚合物固态电解质膜及其制备方法和应用，以期至少部分解决上述技术问题。
2、在本公开的一方面，提出了一种聚环氧乙烷基聚合物固态电解质膜的制备方法，包括：
3、将聚环氧乙烷、锂盐和增塑剂按照比例加入有机溶剂中，搅拌溶解均匀，得到电解质溶液；
4、将电解质溶液浇筑到模具中，将聚合物隔膜完全浸入电解质溶液；
5、等待电解质溶液中的有机溶剂挥发，进行干燥后得到固态电解质膜，其中，
6、聚环氧乙烷的醚氧链段与锂盐的摩尔比为(10～20):1；
7、聚环氧乙烷的醚氧链段与增塑剂的摩尔比为(3～7):1；
8、增塑剂选自丁二腈、己二腈、癸二腈中的一种或多种；
9、聚合物隔膜选自聚丙烯湿法隔膜、聚丙烯干法隔膜、聚乙烯隔膜、聚酰亚胺隔膜中的一种。
10、根据本公开的实施例，锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂、高氯酸锂和双氟磺酰亚胺锂中的一种或多种，有机溶剂为乙腈。
11、根据本公开的实施例，聚环氧乙烷分子量为30万～100万。
12、根据本公开的实施例，模具为聚四氟乙烯模具。
13、根据本公开的实施例，聚合物隔膜厚度为12μm～25μm。
14、根据本公开的实施例，挥发方法为自然挥发，挥发时间为12h～24h，干燥方法为真空加热干燥，干燥温度为50℃～60℃，干燥时间为12h～24h。
15、在本公开的另一方面，提出了一种上述制备方法制得的固态电解质膜。
16、根据本公开的实施例，固态电解质膜的厚度为70μm～120μm，固态电解质膜适用于0℃～60℃的环境，固态电解质膜的拉伸模量为6mpa～12mpa，固态电解质膜的离子电导率1×10-4s·cm-1～1×10-3s·cm-1。
17、在本公开的另一方面，提供了一种上述固态电解质膜在锂金属电池中的应用。
18、根据本公开的实施例，锂金属电池包括固态电解质膜，固态电解质膜适用于正极材料，正极材料选自磷酸铁锂正极、镍钴锰三元正极和钴酸锂正极中的一种。
19、基于上述技术方案，本专利技术提供的固态电解质膜及其制备方法和应用至少包括以下有益效果之一：
20、(1)根据本公开的实施例，在固态电解质膜质制备过程中，引入了聚合物隔膜以提高固态电解质膜的机械强度，同时添加大量增塑剂以降低聚环氧乙烷基体的结晶度，锂离子传输的活化能，部分解耦锂离子输运对醚氧链段动力学的依赖。通过调控电解质膜中聚环氧乙烷的醚氧链段与锂盐和增塑剂的比例，实现了电化学性能与机械强度的兼容与平衡，得到兼具优异低温电化学性能和机械强度的固态电解质膜，并且拓宽了其电化学窗口。在制备工艺上采用溶液浇筑法，流程简单，成本低廉，并且与与商业上成熟的聚合物隔膜和锂电池生产工艺兼容。
21、(2)根据本公开的实施例，通过本公开提出的固态电解质膜的制备方法制备得到的的固态电解质膜具有广泛的适用温度范围，尤其适用于低温环境(0℃～25℃)，同时表现出较好的低温离子传导性能和良好的机械强度。
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1.一种聚合物固态电解质膜的制备方法，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述聚环氧乙烷分子量为30万～100万。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述模具为聚四氟乙烯模具。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述聚合物隔膜厚度为12μm～25μm。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，
7.一种如权利要求1～6中任一项所述的制备方法制得的聚合物固态电解质膜。
8.根据权利要求7所述的聚合物固态电解质膜，其中，
9.一种如权利要求7或8所述的聚合物固态电解质膜在锂金属电池中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其中，所述锂金属电池包括聚合物固态电解质膜、正极、锂金属负极，所述聚合物固态电解质膜适用于正极材料，所述正极材料选自磷酸铁锂正极、镍钴锰三元正极和钴酸锂正极中的一种。
【技术特征摘要】
1.一种聚合物固态电解质膜的制备方法，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述聚环氧乙烷分子量为30万～100万。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述模具为聚四氟乙烯模具。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述聚合物隔膜厚度为12μm～25μm。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，
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