[发明专利]固态电解质薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了固态电解质薄膜及其制备方法，其中，固态电解质薄膜中含有杯吡咯。由此，本发明通过在固态电解质薄膜上引入杯吡咯，由此杯吡咯作为阴离子捕获剂能够在固态电解质薄膜基体中均匀分散。而且发明人发现，利用杯吡咯与阴离子良好的亲和性作用，可以捕获诸如TFSI‑阴离子，而一旦阴离子被杯吡咯捕获，更多的锂离子就会在同样的电场下移动，进而可以提高锂电池工作倍率。因此，本发明上述实施例的含有杯吡咯的固态电解质薄膜具有较高的锂离子迁移数。另外，上述含杯吡咯的固态电解质薄膜的机械强度也得到了显著提高。

技术领域

本发明属于电解质薄膜领域，具体而言，本发明涉及固态电解质薄膜及其制备方法。

背景技术

目前聚合物固态电解质以干燥态和凝胶态使用。聚合物电解质含有聚合物和碱金属盐。为了使得锂导电性达到要求，可以使用诸如LiTFSI、LiFSI、LiPF6、LiBOB等作为锂盐。比如，摩尔含量5％LiTFSI用于高分子量PEO聚合物中。锂离子在聚合物/锂盐基体中离子电导率与聚合物传导锂离子能力和锂盐浓度有关。对于干燥的聚合物电解质，聚合物基体需要包含部分不同程度锂离子，保证锂离子传输。聚合物诸如PEO、PAN、含磷氮链聚合物或者是PEO接枝硅类化合物如聚二甲基硅氧烷是可以通过瞬态协调机理在锂和活性部分传输碱金属离子，如传输Li⁺。尽管如此，与液态电解液一样，不仅仅是锂离子在电场作用下可以迁移。因此，锂离子迁移数只是整个导电率测试的一部分，锂离子迁移数一般都＜0.33，比如在锂电池中，只有1/3测试导电率是有用的。非常希望通过锂阳离子与阴离子反应增加锂离子迁移数。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种固态电解质薄膜及其制备方法，该固态电解质薄膜具有较高的锂离子迁移数和较强的机械强度。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种固态电解质薄膜，根据本发明的具体实施例，该固态电解质薄膜中含有杯吡咯。

由此，本发明通过在固态电解质薄膜上引入杯吡咯，由此杯吡咯作为阴离子捕获剂能够在固态电解质薄膜基体中均匀分散。而且发明人发现，利用杯吡咯与阴离子良好的亲和性作用，可以捕获诸如TFSI-阴离子，而一旦阴离子被杯吡咯捕获，更多的锂离子就会在同样的电场下移动，进而可以提高锂电池工作倍率。因此，本发明上述实施例的含有杯吡咯的固态电解质薄膜具有较高的锂离子迁移数。另外，上述含杯吡咯的固态电解质薄膜的机械强度也得到了显著提高。

另外，根据本发明上述实施例的固态电解质薄膜还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述杯吡咯的含量为锂盐摩尔含量的0.025％-50％。

进一步地，所述固态电解质薄膜的锂离子迁移数为0.25-0.4。

进一步地，所述固态电解质薄膜的机械强度为杨氏模量0.39-14(N/m2)。

根据本发明的第二方面，本发明还提出了一种制备固态电解质薄膜的方法，根据本发明的具体实施例，该方法包括：

(1)将杯吡咯、锂盐和固态电解质加入有机溶剂中，搅拌以便得到预备溶液；

(2)将所述预备溶液进行制膜，干燥以便获得所述固态电解质薄膜。

由此，通过采用上述方法可以有效地将杯吡咯分散在含有锂盐和固态电解质的有机溶剂中，进而制备得到预备溶液。

进一步地，所述杯吡咯的加入量为所述锂盐的摩尔量的0.025％-50％。

进一步地，步骤(1)中，预先将所述杯吡咯和所述锂盐加入有机溶剂中，溶解获得溶液，再加入固态电解质。

进一步地，步骤(1)中，所述搅拌是在30-80摄氏度下进行，搅拌时间为2-24小时。