[发明专利]全固态电解质及其组合物与电极和全固态锂离子电池

说明书

本发明涉及全固态锂离子电池领域，具体涉及全固态电解质及其组合物与电极和全固态锂离子电池。该全固态电解质组合物含有PVDF‑HFP、全氟聚醚和第一锂盐；所述全氟聚醚中氟的含量为40～90重量％。本发明提供的全固态电解质具有较高的离子电导率和力学强度，所得的全固态锂离子电池具有优异的高电池循环性能和比容量。

技术领域

本发明涉及全固态锂离子电池领域，具体涉及全固态电解质及其组合物与电极和全固态锂离子电池。

背景技术

目前市场上的锂离子电池多以液态电解液作为导电物质，但在使用过程中，液态电解液易挥发、易燃易爆，导致诸多安全问题；而且其易长出锂枝晶，限制了金属锂作为负极在电池中的应用。因此，人们提出用固态聚合物电解质(SPE)来替代液态电解液。固态聚合物电解质膜不仅起着离子传导的作用，还可以阻止正负电极的接触。又因其可塑性强，可根据不同的需求制成不同形状的薄膜，柔韧性好，可承受电极在充放电过程中的压力，高温稳定性好，极大地提高了锂电池的安全性。

CN101183727A涉及一种全固态电解质及其制备方法和应用。该发明公开的全固态电解质由锂盐、聚环氧乙烷(PEO)、超细粉填料组成。其提供的全固态电解质与金属锂负极匹配，不存在液态电解质泄露的安全隐患，并且机械性能优良且成型容易。但是，该发明提供的电解质离子电导率较低(室温离子电导率在10^-6-10^-7S/cm数量级)，力学强度差，高温时强度降低，应用于电池，影响电池容量发挥，电池循环稳定性差。导致上述缺点的原因是，PEO体系聚合物电解质存在以下缺点：

1)PEO玻璃化转变温度较低，室温下呈柔软状态。

2)此类电解质中，锂离子与PEO中的氧原子通过配位作用不断地进行络合与解离，实现锂离子的迁移，而Li⁺在结晶区的传输速率比无定形区低2-3数量级。PEO结晶度较高，所以纯PEO-锂盐体系室温电导率一般较低(10^-6-10^-7S/cm)，难以满足实际应用要求。

发明内容

本发明的目的在于提供具有高离子导电率、高力学强度的全固态电解质及其组合物和全固态锂离子电池，所得的全固态锂离子电池具有高循环性能和比容量。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种全固态电解质组合物，该组合物含有PVDF-HFP、全氟聚醚和第一锂盐；所述全氟聚醚中氟的含量为40～90重量％。

本发明第二方面提供含有上述组合物或者由上述组合物制得的全固态电解质。

本发明第三方面提供了含有上述组合物的电极。

本发明第四方面提供一种包括上述全固态电解质和上述电极的全固态锂离子电池。

本发明提供的全固态电解质具有较高的离子电导率和力学强度，其中，室温离子电导率可以达到1×10^-5～8×10^-4S/cm，力学强度可以达到3～10MPa；所得的全固态锂离子电池具有优异的比容量和电池循环性能。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明一方面提供一种全固态电解质组合物，该组合物含有PVDF-HFP、全氟聚醚和第一锂盐；所述全氟聚醚中氟的含量为40～90重量％。