[发明专利]一种制备固态聚合物电解质锂离子电池的方法在审

专利信息
申请号: 201510035726.3 申请日: 2015-01-23
公开(公告)号: CN104638296A 公开(公告)日: 2015-05-20
发明(设计)人: 康飞宇;周栋;贺艳兵;柳明;李宝华;杨全红;杜鸿达;游从辉 申请(专利权)人: 清华大学深圳研究生院
主分类号: H01M10/0565 分类号: H01M10/0565;H01M10/058
代理公司: 深圳市科吉华烽知识产权事务所(普通合伙) 44248 代理人: 田亚军;陈本发
地址: 518055 广东省深圳*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 制备 固态 聚合物 电解质 锂离子电池 方法
【权利要求书】:

1.一种制备固态聚合物电解质锂离子电池的方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤A:静电纺丝纤维膜的制备:将非水溶性高分子聚合物溶解于有机溶剂得到质量分数为5-50%的静电纺丝用溶液,在静电高压下进行静电纺丝,于覆盖有电极片的接收器上得到薄层的静电纺丝纤维膜;

步骤B:固态聚合物电解质前驱体的制备:将交联单体、锂盐、引发剂加入电解质溶剂后混合均匀,制得固态聚合物电解质前驱体;

步骤C:电极/电解质前驱体的复合:将步骤B制得的前驱体浇入静电纺丝纤维膜中,并在其中流延均匀;

步骤D:固态聚合物电解质锂离子电池的制备:将固态聚合物电解质/电极膜片与对电极膜片组装成电芯之后,入壳或袋后封口,于0.1-10Pa、50-100℃下加热2-24小时引发单体聚合,原位合成固态聚合物电解质,依次进行化成、整形、除气工序后,制备得到成型后的电池。

2.一种制备固态聚合物电解质锂离子电池的方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤A:静电纺丝纤维膜的制备:将非水溶性高分子聚合物溶解于有机溶剂得到质量分数为5-50%的静电纺丝用溶液,在静电高压下进行静电纺丝,于覆盖有电极片的接收器上得到薄层的静电纺丝纤维膜;

步骤B:固态聚合物电解质前驱体的制备:将交联单体、锂盐、引发剂加入电解质溶剂后混合均匀,制得固态聚合物电解质前驱体;

步骤C:将步骤A得到的静电纺丝纤维膜/电极膜片与对电极膜片组装成裸电芯之后,入壳或袋,得到待注液电芯;

步骤D:将步骤B制得的固态聚合物电解质前驱体注入待注液电芯后封口,待膜片充分浸润后,于0.1-10Pa、50-100℃下加热2-24小时引发单体聚合,原位合成固态聚合物电解质,依次进行化成、整形、除气工序后,制备得到成型后的电池。

3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,按重量百分比,固态聚合物电解质包括:电解质溶剂、锂盐、交联单体和引发剂;所述交联单体为0.5-20%;所述引发剂为0.001-5%。所述锂盐为1-20%,余量为电解质溶剂。

4.如权利要求1或2所述方法,其特征在于,所述交联单体采用丙烯酸酯衍生物、含腈基聚合物、苯乙烯、氟乙烯、丙烯腈、丙烯酰胺、醋酸乙烯酯、亚甲基二酸酯、烷基乙烯基醚、环氧烷烃、氧杂环丁烷衍生物中的一种或者多种组成。

5.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述电解质溶剂采用固体溶剂:丙二腈、丁二腈、十八烷腈、间苯二甲腈、碳酸二苯酯和二碳酸二叔丁酯或有机碳酸酯溶液:碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯中的至少一种;所述锂盐选自六氟磷酸锂、二(三氟甲基磺酸)亚胺锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂、二草酸硼酸锂、三(五氟乙基)三氟磷酸锂中的至少一种。

6.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述引发剂包括过氧化物类、偶氮类和氧化还原类自由基聚合引发剂,以及三氟化硼、五氟化磷、四氯化钛、四氯化锡、二氯化锌阳离子聚合引发剂中的至少一种。

7.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述步骤A中,非水溶性高分子聚合物为聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯酸乙二醇酯中的至少一种。

8.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述步骤A中,溶解非水溶性高分子聚合物的有机溶剂为丙酮、乙醇,乙腈、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、异丙醇、乙酸乙酯、石油醚、环丁砜、氯苯中的至少一种。

9.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述步骤A中,喷头来回移动速度为0.01-100mm/s,移动距离1-10000mm,纺丝温度0-100℃,电压1-100kV。

10.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述步骤A中,静电纺丝纤维膜厚度为1-60微米。

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