一种复合聚合物电解质膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提出了一种复合聚合物电解质膜及其制备方法和应用，属于固态电池的技术领域。包括以下步骤：(1)将聚合物单体、有机离子液体和电解质盐溶解于聚合物添加剂中，得到混合溶液；(2)将无机电解质原料通过机械压制成无机电解质膜层；(3)将混合溶液涂敷在无机电解质层表面形成第一液态包覆层；(4)第一液态包覆层进行原位聚合固化，形成聚合物层，得到具有双层结构的复合聚合物电解质膜。本发明专利技术复合聚合物电解质膜通过简单地原位聚合方式制备，形成有机无机复合致密膜，具有良好的机械弹性以及高的离子电导率，一定程度改善电极与电解质界面层的兼容性，抑制锂枝晶在锂金属负极的生长和穿刺。复合电解质膜能够实现室温条件下在高能量密度锂金属固态电池中促进电池循环稳定性，提升固态电池的安全性和充放电性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于固态电池的，尤其涉及一种复合聚合物电解质膜及其制备方法和应用。

技术介绍

1、锂离子电池得益于其高能量密度、循环稳定等优势在动力汽车、电网、航空、军事等领域发挥作用。目前，商用化锂离子电池主要采用液体有机电解质，存在一定的安全隐患，且液体电解质存在稳定性差、电化学窗口窄的问题，导致其能量密度较低。近几年，国内外电池将固态电池技术列为关键共性
，推动技术创新和产业发展。

2、固态电池采用固态电解质，部分或全部替代液态电解质，相比于液态电池，显示更高的能量密度和安全性，是新能源电池产业革新研究的关键。目前，固态电解质主要包含无机电解质、有机电解质和复合电解质。其中，有机聚合物电解质凭借其高分子材料所特有的质量轻、安全、耐热、成膜性好、机械弹性高，且生产工艺可以较大程度兼容现有的液态锂离子电池，更有望实现商业化应用等特点而逐渐成为研发的新宠。然而，聚合物对正负极材料界面仍存在兼容性差，循环过程中容易被锂枝晶刺穿等问题，且电导率较无机硫化物、卤化物等低。为此，现有技术多单一采用添加增塑剂的方式来提高聚合物电解质的离子电导率和抑制锂枝本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种复合聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的复合聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于，所述聚合物单体为环醚类、环缩醛类、碳酸酯类、异氰酸酯类、酰胺类、砜类、腈类、氟化类或硅氧烷类中任意一种或多种；所述环醚类选自1,3-二氧五环、1,4-二氧六环、环氧丙烷、四氢呋喃、二甲基二环氧乙烷中至少一种；所述环缩醛类选自苯乙醛-乙二醇缩醛和2-庚基-1,3-二氧戊环中的至少一种；所述碳酸酯类选自酸亚乙烯酯和碳酸乙烯亚乙酯中至少一种；所述异氰酸酯类选自1,4-环己基二异氰酸酯和三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯中至少一种；所述酰胺类选自丙烯酰胺...

【技术特征摘要】

1.一种复合聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的复合聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于，所述聚合物单体为环醚类、环缩醛类、碳酸酯类、异氰酸酯类、酰胺类、砜类、腈类、氟化类或硅氧烷类中任意一种或多种；所述环醚类选自1,3-二氧五环、1,4-二氧六环、环氧丙烷、四氢呋喃、二甲基二环氧乙烷中至少一种；所述环缩醛类选自苯乙醛-乙二醇缩醛和2-庚基-1,3-二氧戊环中的至少一种；所述碳酸酯类选自酸亚乙烯酯和碳酸乙烯亚乙酯中至少一种；所述异氰酸酯类选自1,4-环己基二异氰酸酯和三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯中至少一种；所述酰胺类选自丙烯酰胺、己内酰胺和丁内酰胺中的至少一种；所述砜类选自甲基乙烯基砜和乙基乙烯基砜中的至少一种；所述腈类选自丙烯腈、2-腈基-2-丙烯酸丁酯和1-环己烯乙腈中的至少一种；所述氟化类选自甲基丙烯酸六氟丁酯和甲基丙烯酸三氟乙酯中的至少一种；所述硅氧烷类选自二苯基二乙烯基硅烷和乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的复合聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于，所述有机离子液体为咪唑类离子液体、吡啶类离子液体、吡咯烷类离子液体、季胺类离子液体、哌啶类离子液体或季鏻类离子液体中的至少一种；所述电解质盐为锂盐、钠盐、钾盐或锌盐中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的复合聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于，所述聚合物添加剂为非水溶剂，所述非水溶剂为碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、n,n-二甲基乙酰胺、氟代碳酸乙烯酯、二甲醚、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯脂、四氢呋喃或六亚甲基二异氰酸酯中的至少一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹晓菊，范海林，王立伟，高文超，李志存，霍锋，
申请(专利权)人：龙子湖新能源实验室，
类型：发明
国别省市：