[发明专利]复合电解质膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种复合电解质膜及其制备方法和应用，该复合电解质膜为凝胶态复合电解质膜或固态复合电解质膜，其制备方法包括以下步骤：将高分子聚合物材料加入到有机溶剂中，搅拌，得到高分子聚合物材料溶液，然后加入惰性无机固体填料和/或活性无机固体填料、锂盐、离子液体，超声分散，经搅拌、静置、干燥，得到复合电解质膜。本发明的复合电解质膜具有热稳定性好、电化学稳定性好、易于成膜、离子导电率好、界面附着紧密性好且能够与电极材料完整接触等优点，其制备方法具有工艺简单、可连续生产等优点。本发明的复合电解质膜可应用到固态电池中，固态电池表现出较好的循环稳定性和倍率性能。

技术领域

本发明属于聚合物电解质膜技术领域，涉及一种复合电解质膜及其制备方法和应用，具体涉及一种复合电解质膜及其制备方法和在固态电池中的应用。

背景技术

源于电子产品及电动汽车的需求，并伴随当前能源供给的日趋匿乏，锂离子电池已成为研究热点并得到广泛应用。目前，基于有机液态电解质的锂离子电池占据了电池市场的主要份额，但潜在的安全问题制约了其在高能量密度的新型电池中的应用。固态电解质成为解决现有电池安全性的途径之一，无机固体电解质具有离子电导率高，热稳定性好，电化学稳定窗口较宽等优点，但该类型电解质仍存在整体成型工艺复杂，与电极材料之间的接触润湿性较差等缺点。固体聚合物电解质以优良的加工成膜性见长，保证与电极能够较好的润湿同时，具有低可燃性，然而，聚合物基体通常具有很高的结晶度，室温下的离子电导率很低（10^-7～10^-8S/cm），限制了其实际应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种热稳定性好、电化学稳定性好、易于成膜、离子导电率好、界面附着紧密性好且能够与电极材料完整接触的复合电解质膜，还提供了一种工艺简单、可连续生产的复合电解质膜的制备方法以及该复合电解质膜在固态电池中的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种复合电解质膜，所述复合电解质膜为凝胶态复合电解质膜或固态复合电解质膜；

所述凝胶态复合电解质膜由无机固体填料、高分子聚合物材料、锂盐和离子液体制成；所述无机固体填料、高分子聚合物材料、锂盐和离子液体的质量比为0.001～0.33∶1∶1∶1.4；所述无机固体填料为惰性无机固体填料和/或活性无机固体填料；

所述固态复合电解质膜由活性无机固体填料、高分子聚合物材料、锂盐和离子液体制成；所述活性无机固体填料、高分子聚合物材料、锂盐和离子液体的质量比为1～9∶1∶1∶1.4。

上述的复合电解质膜中，优选的，所述惰性无机固体填料为SiO₂、Al₂O₃、TiO₂、ZnO和SnO₂中的一种或多种；所述活性无机固体填料为Li_1+xAl_xGe_2-x(PO₄)₃、Li_1+xAl_xTi_2-x(PO₄)₃中的一种或两种，其中x=0～0.8。

上述的复合电解质膜中，优选的，所述高分子聚合物材料为聚醚类材料、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯为基的共聚改性聚合物材料、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种；

和/或，所述锂盐为高氯酸锂、双（三氟甲基磺酸）亚胺锂、双（氟代磺酰）亚胺锂、六氟磷酸锂、二草酸硼酸锂和四氟硼酸锂中的一种或多种；

和/或，所述离子液体为哌啶类离子液体、季铵类离子液体、咪唑类离子液体和吡咯类离子液体中的至少一种。

上述的复合电解质膜中，优选的，所述聚醚类材料为聚氧化乙烯；所述聚偏氟乙烯为基的共聚改性聚合物材料为聚偏氟乙烯六氟丙烯。