[发明专利]一种动力锂离子电池固态聚合物电解质及制备方法

说明书

本发明提出一种动力锂离子电池固态聚合物电解质及制备方法，将锂盐离子液通过固态分散剂分散，然后加入乙烯，在50‑60℃，双核苊(α‑二亚胺)钯烯烃催化作用下形成高分子量超支化聚乙烯。本发明在高分子量超支化聚乙烯形成的过程中，通过计入锂盐离子液，锂离子作为空间支撑，使超支化结构中形成利于锂离子的传输通道，不但可以通过络合‑解离‑再络传输离子，而且锂离子的支撑空间为锂离子的扩散运动提供通道，从而实现了高效离子传输。本发明克服了现有锂电池用聚合物电解质传输效率低，难以在动力电池领域应用的缺陷，为聚合物电解质在动力锂离子电池的应用提供了可靠地保证。

技术领域

本发明涉及锂电池材料领域，具体涉及一种动力锂离子电池固态聚合物电解质及制备方法。

背景技术

伴随着经济全球化的进程和能源需求的不断高涨，寻找新的储能装置已经成为新能源相关领域的关注热点。锂离子电池（Li-ion，LithiumIonBattery）：是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。与镍镉、镍氢电池相比，锂离子电池具有电压高、比能量大、循环寿命长、安全性能好、自放电小、无记忆效应、可快速充放电、工作温度范围宽等诸多优点，被广泛用于电动汽车、电动自行车、电动摩托车、太阳能光伏及风力发电储能系统、智能电网储能系统、移动通讯基站、电力、化工、医院备用UPS、EPS电源、安防照明、便携移动电源、矿山安全设备等多种领域。

随着锂电池在动力领域的应用，锂离子电池安全、高容量和长寿命成为关键。但由于有机液体电解质容易出现漏液、燃烧等，存在安全隐患，且原料价格高。近些年，固体电解质用于锂离子电池得到了迅速的发展。电解质作为锂离子电池的关键材料影响甚至决定着电池的比能量、寿命、安全性能、充放电性能和高低温性能等多种宏观电化学性质。现在的电解质已经从以前的液态电解发展到固态电解质也就是聚合物电解质。以聚合物电解质取代液态电解质，是锂离子电池发展的一个重大进步，其显著特点就是提高了电池的安全性能，易于加工成膜，可以做成全塑结构，从而可制造超薄和各种形状的电池，并且能够很好的适应电池冲放电过程中电极的体积变化。

目前研究较多的聚合物电解质体系主要有PEO、PAN、PMMA、PVDF、PVC等几大类，其中，电解质体系聚氧乙烯(PEO)由于具有易于离子传导的结构特征而始终备受关注，但是，由于聚合物电解质采用不断的络合-解离-再络合的过程实现锂离子传导过程，因此，聚合物与金属离子形成的配合物的结构是以分散、隔离的晶粒为中心，传输效率极低，阻碍了聚合物电解质在快速启动的动力电池领域的应用。

中国发明专利申请号201110111782.2公开了互穿网络结构P(LiAMPS)基单离子传输凝胶聚合物电解质薄膜的制备方法，采用2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸锂(LiAMPS)和乙烯基三乙氧基硅烷自由基聚合得到线性聚合物P(LiAMPS-co-VTES)，P(LiAMPS-co-VTES)含有乙氧基官能团进一步水解缩聚形成网络结构，同时交联剂单体聚乙二醇二甲基丙烯酸甲酯发生自由基聚合形成另一网络结构，虽然制备的聚合物电解质的尺寸稳定性较高，但是该电解质室温离子电导率较低。中国发明专利申请号201610875530.X公开了一种双锂盐复合的PEO基聚合物电解质及其制备方法，将PEO、纳米氧化物、锂盐在乙腈中分散；然后通过流延成膜的方法，将混合液倒在聚四氟乙烯的模具中，自然干燥，最终制备出了微米级厚度的聚合物电解质薄膜，提高了聚合物电解质的离子电导，但是纳米氧化物、有机锂盐及无机锂盐与有机机体中分散性和选择性各不相同，制备出性能稳定的聚合物电解质较为困难。因此，有必要提出一种可控的方案克服现有锂电池用聚合物电解质传输效率低的缺陷，有效提高离子传输效率，推动聚合物电解质在快速启动的动力电池领域的应用。

发明内容

针对现有锂电池用聚合物电解质传输效率低，难以在动力电池领域应用的缺陷，本发明提出一种动力锂离子电池固态聚合物电解质及制备方法，实现了高效离子传输，为聚合物电解质在动力锂离子电池的应用提供了可靠地保证。