[发明专利]一种准固态电解质膜及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种准固态电解质膜及其制备方法和应用，准固态电解质膜的原料包括聚环氧乙烷、锂盐和乙腈，所述的聚环氧乙烷和所述的锂盐的投料质量比为3~4:1，所述的聚环氧乙烷和所述的锂盐的总投料质量与所述的乙腈的投料质量比为1:4.6~5.6。本发明的准固态电解质膜有效提高了电池的安全性能，且具有良好的机械性能。本发明的准固态电池一方面有效的改善了全固态电池正负极和电解质膜的界面问题，另一方面有效的改善了凝胶电解质机械性能差，难成型的问题。本发明的准固态电池相比于全固态电池，容量提升了两倍以上，且适用于多种电池体系，通用性好。

技术领域

本发明具体涉及一种准固态电解质膜及其制备方法和应用。

背景技术

目前应用的锂离子电池存在如下问题：

一、用全固态电解质替代了电解液和隔膜，提升了电池的安全性能，但是固态电解质和正负极存在界面问题，增加了整个电池的内阻，限制了固态电池容量的有效发挥。

二、用液态电解质，因其中含有易燃的有机成分，不仅电池在滥用后极易发生燃烧和爆炸，而且电池也存在漏液的风险，存在严重的安全隐患，

三、用凝胶聚合物电解质，因其处于凝胶态，较难成型，且机械性能较差，对组装成全电池的工艺提出更高的要求，较难工业化生产。

申请公布号CN105374980A公开了一种界面浸润的准固态碱金属电池、电池电极及电池制备方法，该准固态碱金属电池包括正极层、负极层和电解质层，其中，电解质层为固体电解质，正极层和/或负极层中包含电极活性物质和界面浸润添加剂，所述界面浸润添加剂在工作温度范围内为液态，能够传导离子，并能够浸润电极活性物质和固体电解质。但是，该专利中的界面浸润添加剂的添加量较大且该专利适用的电池种类较少，同时界面浸润剂在工作温度下为液态，存在安全隐患，且电解质膜和极片还是存在界面问题。申请公告号CN100487042C公开了一种准固态聚合物水溶液体系电解质膜及制备方法，该专利使用两种以上高分子材料及添加剂通过乳化、涂膜、干燥等工序制备固态聚合物电解质膜，其中必须含有一种在碱性水溶液中不溶胀的高分子材料和至少一种强吸水性树脂。但是，该专利也存在适用电池种类少的问题，且使用水溶液体系，所制备的电解质膜含水量较高，在电池的充放电过程中会消耗锂离子，降低电池的容量发挥。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够适用于多种电池的准固态电解质膜及其制备方法和应用。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明的一个目的是提供一种准固态电解质膜，其原料包括聚环氧乙烷、锂盐和乙腈，所述的聚环氧乙烷和所述的锂盐的投料质量比为3～4:1，所述的聚环氧乙烷和所述的锂盐的总投料质量与所述的乙腈的投料质量比为1:4.6～5.6。

优选地，所述的聚环氧乙烷的数均分子量为300000～1000000。进一步优选为600000～1000000，更优选为900000～1000000。

优选地，所述的锂盐为选自二(三氟甲基磺酸酰)亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂中的一种或几种混合。

优选地，所述的准固态电解质膜的厚度为30～200μm。

本发明的准固态电解质膜完全替代电解液和隔膜，且厚度接近隔膜，兼具隔膜和电解液的功能。

本发明的准固态电解质膜的厚度小，减小了锂离子的传输距离，从而提升了电解质膜在NCM111、NCM523、NCM622、NCM811、NCA、LCO、LFP等电池体系的容量发挥。

优选地，所述的聚环氧乙烷和所述的锂盐的投料质量比为3～3.5:1，进一步优选为3～3.2:1。

优选地，所述的聚环氧乙烷和所述的锂盐的总投料质量与所述的乙腈的投料质量比为1:4.6～5，进一步优选为1:4.6～4.8。