[发明专利]高柔性聚合物固态电解质膜的制备方法及锂离子电池的制备方法

说明书

一种高柔性聚合物固态电解质膜的制备方法及锂离子电池的制备方法，包括将表面进行修饰的聚乙二醇与3‑异氰丙基三乙氧基硅烷IPTS反应生成硅烷化的聚乙二醇；将所述硅烷化的聚乙二醇与交联分子进行交联，生成交联分子化的聚乙二醇；将所述交联分子化的聚乙二醇与交联剂NCO‑PPO2300‑NCO加入氯仿中，反应第一预设时间后，倒入模具中交联成膜。本发明的有益效果是：硅烷化的聚乙二醇和交联分子形成高柔性超分子结构，从而使聚合物固态电解质膜具有优异的机械强度，最大断裂伸长率可达700％，具有异常优秀的拉伸性能和弹性，因此能与电池电极形成良好的接触界面，降低界面阻抗，提高电池宏观电导率，能满足市场上的高能量密度锂电池的需求。

技术领域

本发明涉及绿色储能技术领域，特别涉及一种高柔性聚合物固态电解质膜的制备方法及锂离子电池的制备方法。

背景技术

固态锂离子电池由于功率密度高、循环寿命长和安全性高等特性，受到越来越多人的关注。固态锂离子电池主要由正极材料、锂金属负极和固态电解质三部分组成，其中固态电解质作为重要组件一直被广大研究工作者研究探索。固态电解质主要分为三类：无机固态电解质、聚合物固态电解质和复合固态电解质。

1973年Wright等首次发现聚氧化乙烯与碱金属盐络合物具有离子导电性。1979年Armand提出聚氧化乙烯/碱金属盐络合物可作为新型可充电电池的例子，由此拉开了聚合物固态电解质研究序幕。聚合物固态电解质不但有较好的导电性，而且具有高分子所特有的质量轻、弹性好、易成膜等特点，在一定程度上符合化学电源质轻、安全、高效、环保的发展趋势。同时聚合物固态电解质具备较高的安全性、优越的外形设计灵活性以及更高的质量比能量，能有效解决传统电解液使用所带来的问题，成为新一代锂离子电池研究的热点。

然而，电解质的机械强度是当电池技术从实验室到中试或最后的生产时，需要考虑的一个最重要问题。虽然许多电解质能装配成一个无支架膜，能获得可喜的电化学性能，但还需要足够高的机械强度来满足常规的大规模生产包装过程。聚合物固态电解质目前的研究难点是在获得高电导率的同时，使聚合物固态电解质保持良好的机械强度和电化学稳定性。

发明内容

本发明目的是提供一种高柔性聚合物固态电解质膜的制备方法及锂离子电池的制备方法，解决现有技术中存在的上述问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种高柔性聚合物固态电解质膜的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，将表面进行修饰的聚乙二醇与3-异氰丙基三乙氧基硅烷IPTS反应生成硅烷化的聚乙二醇；

步骤2，将所述硅烷化的聚乙二醇与交联分子进行交联，生成交联分子化的聚乙二醇；

步骤3，将所述交联分子化的聚乙二醇与交联剂NCO-PPO2300-NCO加入氯仿中，反应第一预设时间后，倒入模具中交联成膜。

本发明的有益效果是：硅烷化的聚乙二醇和交联分子形成高柔性超分子结构，从而使聚合物固态电解质膜具有优异的机械强度，最大断裂伸长率可达700％，制作成固态电解质应用在电池中，能够在电池充放电循环中忍受电极材料的体积变、SEI膜的形成、锂枝晶的生长以及电极的粉化，形成良好的电解质与电极界面的接触，能够有效的减小界面阻抗，减少电池的内耗，对锂离子电池的容量和循环寿命有显著提升，在锂离子电池体系储能领域具有广泛的应用前景。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述步骤1具体为：将表面进行修饰的聚乙二醇溶解在四氢呋喃THF中，并依次向所述四氢呋喃THF中通入氮气，加入催化剂二月桂酸二丁基锡DBTDL，加入3-异氰丙基三乙氧基硅烷IPTS，反应生成硅烷化的聚乙二醇。