[发明专利]一种增溶型聚合物复合固态电解质、制备方法及薄膜

说明书

本发明涉及技术领域，具体涉及一种增溶型聚合物复合固态电解质、制备方法及薄膜，包括：将甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸水浴搅拌后加入引发剂，加热搅拌得到复合电解质预聚体；将复合电解质预聚体与布朗斯特酸加入容器中搅拌4~8h，再加入锂盐电解质、丁基橡胶、增塑剂，在温度为40~60℃下混炼30~60min得到糊状物，在聚四氟乙烯基板表面涂布一层电解质涂层，烘干，即得。本发明解决了现有技术中聚甲基丙烯酸甲酯基聚合物电解质的室温离子电导率较低以及大倍率充放电性能较差的问题，提供的增溶型聚合物复合固态电解质降低了聚甲基丙烯酸甲酯的结晶度、提高其室温离子电导率、改善聚合物电解质的大倍率充放电性能。

技术领域

本发明涉及技术领域，具体涉及一种增溶型聚合物复合固态电解质、制备方法及薄膜。

背景技术

随着科学技术的进步，人们已经进入数字信息时代，可携带智能数码产品迅速发展，智能手机、笔记本电脑、音响设备、游戏机等。另一方面，石油资源日渐枯竭，汽车尾气对生态环境影响日益显著，人们环保意识的不断增强，新能源电动汽车受到越来越多的关注。近几年，人们对消费电子产品和电动汽车等的锂离子电池安全性、能量密度等要求的不断提升，传统液态有机电解液的锂离子电池存在电解液泄漏、挥发，受到撞击时甚至易发生短路引起燃烧、爆炸等安全隐患。固态电解质作为一类高安全的电解质体系,具有避免电池内部短路、防止电解液泄露、不含易燃易爆成分等独特优势。固态聚合物电解质有着独特的优异性能，具备良好的可加工性能、良好的柔性，易于实现工业化生产，稳定的界面兼容性以及能够更好地适应电极材料充放电过程中的体积变化等。

锂离子电池是一种二次电池（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。锂离子电池能量密度大，平均输出电压高。自放电小，好的电池，每月在2%以下（可恢复）。锂离子电池没有记忆效应，工作温度范围宽为-20℃~60℃，循环性能优越，可快速充放电，充电效率高达100%，而且输出功率大，使用寿命长，不含有毒有害物质。

锂系电池分为锂电池和锂离子电池。手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池，通常人们俗称其为锂电池。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表。

在商品化的可充电池中，锂离子电池的比能量最高，特别是聚合物锂离子电池，可以实现可充电池的薄形化。正因为锂离子电池的体积比能量和质量比能量高，可充且无污染，具备当前电池工业发展的三大特点，因此在电信、信息市场的发展较快，特别是移动电话和笔记本电脑的大量使用，给锂离子电池带来了市场机遇。而锂离子电池中的聚合物锂离子电池以其在安全性的独特优势，将逐步取代液体电解质锂离子电池，而成为锂离子电池的主流。

目前锂离子电池普遍使用传统的液态电解质，液态电解质拥有较高的室温离子电导率，但其加工密封困难，在使用过程中存在包装容易受损、电解质与电极材料发生反应，过充和易生成锂枝晶等情况，导致漏液、爆炸和内部短路等相关的安全问题。当电池外部温度升高、大电流充放电或短路时容易导致电池内部温度升高，从而使电池密封失效，可燃性气体与有机溶剂在高温下遇到氧气发生爆炸。

固态电解质按电解质的种类可以分为两类:有机聚合物电解质和无机固态电解质。有机聚合物电解质质轻、劲弹性好、易成膜、电化学及化学稳定性好、锂离子迁移数高，但是一般填充二氧化硅、三氧化二铝等金属氧化物，需要额外添加含有锂盐的电解液，低温下电导率低，高温下流动性强，难以抵制锂枝晶生长。无机固态电解质一般为锂盐，机械性能好，组装的全电池具有更高的能量和功率密度，但很难被加工成可用于锂离子电池的电解质薄膜。

聚甲基丙烯酸甲酯具有较低玻璃化转变温度，且尺寸热稳定性好，低价格，易于机械加工等优点，具备良好的薄膜性和良好的介电性能。但是，聚甲基丙烯酸甲酯基聚合物对锂盐的溶解性差，锂离子迁移数量较少，导致其室温离子电导率较低以及大倍率充放电性能较差等问题，制约了其在锂电池聚合物电解质中的应用。