【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固态电池，具体涉及一种全固态聚合物电解质界面改性方法及其在二次离子电池中的应用。
技术介绍
1、全固态电池使用固体电解质替代了传统二次离子电池的电解液和隔膜，更安全、能量密度更高、循环性能更强，已成为业内公认的下一代动力电池的主要研发方向。固态电解质是全固态电池的核心组件，其具有以下基本特征：高离子电导率、高离子迁移数、良好固-固界面相容性、优良电化学稳定性和机械性能。其中，聚合物固态电解质具有机械性能优良、可以制备较大容量的电芯、容易加工、制备工艺和电化学性能与现有商业化的基于液态电解液的二次离子电池相近，是目前公认最接近量产的固态电池。
2、目前报道的全固态聚合物电解质在高室温离子电导率、低电解质/电极界面电阻、高能量密度等方便仍存在较大改进空间。为提高全固态聚合物电解质的室温离子电导率，通常会对聚合物基体进行掺杂或改性，进而抑制聚合物结晶或降低其玻璃化转变温度；操作工艺往往比较复杂且可靠性较差。为降低电解质/电极材料的界面电阻，研究者通常利用在二者界面间滴加液体电解液或者在电池两极施加大的压力来改善界面接触；工艺可靠性较差。与此同时，部分研究者通过原位聚合的方式来尝试制备固态聚合物电解质，能初步解决室温离子电导率低和电解质/电极界面阻抗大的问题。然而，现阶段该工艺仍存在反应过程难以控制、反应产物存在小分子残留、聚合工艺复杂等问题。关于高能量密度方面的研究报道相对较少，往往通过选用耐高压的聚合物基体或者在聚合物基体中添加无机填料来制备聚合物复合固态电解质来实现；相比硫化物、氧化物等其它固态电解质材料
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对现有技术的上述不足，提供一种全固态聚合物电解质界面改性方法及其在二次离子电池中的应用，针对性解决全固态聚合物电解质薄膜室温离子电导率低、电解质/电极界面阻抗高、电池能量密度低的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、本专利技术的第一目的是提供一种全固态聚合物电解质界面改性方法，根据全固态聚合物电解质膜中聚合物和电解质盐的种类，选择同时对聚合物和电解质盐具有良好的溶剂，将电解质盐用选择的所述溶剂配制电解液，将所述全固态聚合物电解质膜浸泡在所述电解液中，控制浸泡时间，将浸泡后的全固态聚合物电解质膜从电解液中取出，移除全固态聚合物电解质膜的表面自由溶剂分子，通过溶剂分子与聚合物和电解质盐间的络合作用得到界面改性的全固态聚合物电解质膜。
4、进一步的，所述的聚合物包括聚氧化乙烯（peo）、聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）、聚丙烯腈（pan）的均聚物、嵌段共聚物（如聚异戊二烯-b-聚苯乙烯-b-聚氧化乙烯、聚苯乙烯-b-聚氧化乙烯等）或接枝共聚物（如聚甲基丙烯酸甲酯-g-聚异戊二烯、聚丙烯腈-g-聚丁二烯等）中的任一种。
5、进一步的，所述的电解质盐为锂盐、钠盐、钾盐、锌盐中的任一种或多种，所述锂盐包括litfsi、lifsi、 liclo4、 liasf6、 lipf6、 libf4中的任一种，所述钾盐包括ktfsi、kfsi、 kpf6和 kbf4中的任一种，所述钠盐包括natfsi、nafsi、 napf6、 nabf4和naasf6中的任一种，所述锌盐包括zntfsi、znfsi、 znpf6和 znbf4中的任一种。
6、进一步的，所述的溶剂包括四氢呋喃、1,3-二氧五环、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、乙腈、甲苯和丙酮中的任一种或多种。
7、进一步的，所述的浸泡时间为30~300s。
8、进一步的，移除全固态聚合物电解质膜的表面自由溶剂分子的方式包括擦拭法、真空干燥法和手套箱静置法中的任一种或其多种方式的联用。
9、本专利技术的第二目的是提供一种表面改性的全固态聚合物电解质膜。
10、本专利技术第三目的是提供表面改性的全固态聚合物电解质膜在制备二次离子电池中的应用。
11、进一步的，所述二次离子电池包括锂二次电池、锌二次电池、钾二次电池和钠二次电池中的任一种。
12、本专利技术的第四目的是提供一种二次离子电池，其为具有包含正极、负极、置于所述正极与负极之间的隔膜，所述隔膜包含上述的表面改性的全固态聚合物电解质膜。
13、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
14、（1）本专利技术提供的全固态聚合物电解质界面改性方法，根据全固态聚合物电解质膜中聚合物和电解质盐的种类，选择同时对聚合物和电解质盐具有良好的溶剂，将电解质盐用选择的所述溶剂配制电解液，将所述全固态聚合物电解质膜浸泡在所述电解液中，控制浸泡时间，将浸泡后的全固态聚合物电解质膜从电解液中取出，移除全固态聚合物电解质膜的表面自由溶剂分子，通过溶剂分子与聚合物和电解质盐间的络合作用得到界面改性的全固态聚合物电解质膜，其室温离子电导率高 （>10-4s/cm）。
15、（2）本专利技术提供的全固态聚合物电解质界面改性方法技术操作简单，可靠。
16、（3）本专利技术提供的表面改性的全固态聚合物电解质膜与现有的二次电池组装工艺相匹配，便于规模化生产。
17、（4）本专利技术提供的表面改性的全固态聚合物电解质膜可以与金属负极匹配，组装高容量锂、锌等金属电池。
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1.一种全固态聚合物电解质界面改性方法，其特征在于，根据全固态聚合物电解质膜中聚合物和电解质盐的种类，选择同时对聚合物和电解质盐具有良好的溶剂，将电解质盐用选择的所述溶剂配制电解液，将所述全固态聚合物电解质膜浸泡在所述电解液中，控制浸泡时间，将浸泡后的全固态聚合物电解质膜从电解液中取出，移除全固态聚合物电解质膜的表面自由溶剂分子，通过溶剂分子与聚合物和电解质盐间的络合作用得到界面改性的全固态聚合物电解质膜。
2.如权利要求1中所述的一种全固态聚合物电解质界面改性方法，其特征在于，所述的聚合物包括聚氧化乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈的均聚物、嵌段共聚物或接枝共聚物中的任一种。
3.如权利要求2中所述的一种全固态聚合物电解质界面改性方法，其特征在于，所述的电解质盐为锂盐、钠盐、钾盐、锌盐中的任一种或多种。
4.如权利要求3中所述的一种全固态聚合物电解质界面改性方法，其特征在于，所述的溶剂包括四氢呋喃、1,3-二氧五环、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、乙腈、甲苯和丙酮中的任一种或多种。
5.如权利要求1中所述的一种全固态聚合物电解质
6.如权利要求1中所述的一种全固态聚合物电解质界面改性方法，其特征在于，移除全固态聚合物电解质膜的表面自由溶剂分子的方式包括擦拭法、真空干燥法和手套箱静置法中的任一种。
7.一种表面改性的全固态聚合物电解质膜，其特征在于，采用如权利要求1-6中任一项所述的界面改性方法制得。
8.如权利要求要求7所述的表面改性的全固态聚合物电解质膜在制备二次离子电池中的应用。
9.如权利要求8中所述的应用，其特征在于，所述二次离子电池包括锂二次电池、锌二次电池、钾二次电池和钠二次电池中的任一种。
10.一种二次离子电池，其为具有包含正极、负极、置于所述正极与负极之间的隔膜，其特征在于，所述隔膜包含权利要求7中所述的表面改性的全固态聚合物电解质膜。
...【技术特征摘要】
1.一种全固态聚合物电解质界面改性方法，其特征在于，根据全固态聚合物电解质膜中聚合物和电解质盐的种类，选择同时对聚合物和电解质盐具有良好的溶剂，将电解质盐用选择的所述溶剂配制电解液，将所述全固态聚合物电解质膜浸泡在所述电解液中，控制浸泡时间，将浸泡后的全固态聚合物电解质膜从电解液中取出，移除全固态聚合物电解质膜的表面自由溶剂分子，通过溶剂分子与聚合物和电解质盐间的络合作用得到界面改性的全固态聚合物电解质膜。
2.如权利要求1中所述的一种全固态聚合物电解质界面改性方法，其特征在于，所述的聚合物包括聚氧化乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈的均聚物、嵌段共聚物或接枝共聚物中的任一种。
3.如权利要求2中所述的一种全固态聚合物电解质界面改性方法，其特征在于，所述的电解质盐为锂盐、钠盐、钾盐、锌盐中的任一种或多种。
4.如权利要求3中所述的一种全固态聚合物电解质界面改性方法，其特征在于，所述的溶剂包括四氢呋喃、1,3-二氧五环、碳酸二乙酯、...
【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，姚翔，陈贵祥，刘真，罗舒月，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：
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