[发明专利]原位热引发制备全固态聚合物电解质的方法及应用

说明书

本发明涉及一种原位热引发制备全固态聚合物电解质的方法及其在锂电池中的应用，属于锂电池领域，其特征在于，包括如下步骤：配制由聚乙烯亚胺类聚合物、含不饱和键端基酸酯、盐和溶剂组成的混合溶液；将所述混合溶液置于密闭容器内，在无需添加引发剂的条件下进行原位热引发交联，形成聚合物电解质；所述聚乙烯亚胺类聚合物与含不饱和键端基酸酯的重量比2‑4:1，所述聚乙烯亚胺类聚合物与不饱和键端基酸酯用量之和与所述盐用量的重量比为1：3‑3：1，余量为溶剂；本发明旨在解决需要引发剂的使用、对盐选择性受限、温度条件较高的技术问题。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种原位热引发制备全固态聚合物电解质的方法及应用。

背景技术

近年来，伴随着电动汽车的兴起，以及可再生能源发电对大规模储能装置的迫切需求，锂电池的研究再度升温，开发安全、大容量、大功率和长寿命的二次锂电池成为焦点。随着锂离子电池除需满足长续航里程和大功率充放电的要求外，安全性尤为重要。目前商用的锂离子电池，在短路情况发生时释放大量热量，会引燃有机电解液，产生爆炸隐患，显然难以广泛使用。全固态锂电池具有很好的安全性能，所以对固态锂电池的研宄得到了广泛的重视。固态电池一般包括两大类，第一类是无机固态锂电池，第二类是固态聚合物锂电池。传统固态聚合物电池中使用的固态聚合物电解质主要包括聚乙二醇、聚醚锂盐体系或塑晶丁二腈锂盐体系。如CN 1454929A提供了改性的无机纳米粒子增强PE0/LiC104的全固态聚合物电解质；CN 101183727A提供了改性的无机纳米粒子增强PE0/锂盐的全固态聚合物电解质；CN 102738510A提供了一种复合全固态电解质，包括聚氧化乙烯和/或聚氧化乙烯衍生物，有机无机杂化框架化合物以及锂盐组成；CN 102738510A提供了一种由聚合物微球组成的全固态电解质，该微球为丙烯腈和醋酸乙烯脂在乙烯和醋酸乙烯脂共聚物的有机溶剂中共聚合形成的聚合物胶体；CN 104538670A提供了一种含有离子液体的全固态聚合物电解质，为聚环氧乙烷，锂盐，纳米粒子和离子液体混合制备而成；CN 101577349A提供了聚乙烯亚胺，聚环氧乙烷，拧檬酸，锂盐和填料混合制备的全固态聚合物电解质。所有的这些固态聚合物电解质的制备都是采用预先制备成聚合物膜的方法然后再与电池正负极片一起卷绕或叠片的方式组装成电池，这样导致电池极片/固态电解质之间的固/固界面阻抗非常大，固态电池的充放电性能，倍率和循坏性能都比较差。

现有技术中，公布号为CN110459802A公开了原位热引发交联制备聚合物电解质及全固态钠离子电池将含有钠盐、引发剂、成膜添加剂、阻燃剂的聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯PEGMEMA混合溶液为原料，进行原位热引发制备全固态钠离子电池，但是诸如此类都需要用到引发剂，否则反应无法正常进行；另外，该体系还存在对盐具有一定的选择性。公布号为110071328A公开了交联型聚乙烯亚胺固态电解质及其应用，首先将改性单体引入聚乙烯亚胺中得到改性聚乙烯亚胺，然后改性聚乙烯亚胺再与交联剂、锂盐经加热交联反应得到聚合物固体电解质，其加热交联反应温度需在70-140℃，温度条件较高；另外，需要聚乙烯亚胺进行接枝改性，然而改性的接枝率无法精确控制，不适合直接原位制备聚合物电池，同时提高了聚合物电解质的制备成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种能够同时解决上述需要引发剂的使用、对盐选择性受限、温度条件较高的原位热交联制备全固态聚合物电解质的方法及应用。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：原位热引发制备全固态聚合物电解质的方法，其特征在于，包括如下步骤：

配制由聚乙烯亚胺类聚合物、含不饱和键端基酸酯、盐和溶剂组成的混合溶液；

将所述混合溶液置于密闭容器内，在无需添加引发剂的条件下进行原位热引发交联，形成聚合物电解质；

所述聚乙烯亚胺类聚合物与含不饱和键端基酸酯的重量比2-4:1，所述聚乙烯亚胺类聚合物与不饱和键端基酸酯用量之和与所述盐用量的重量比为1：3-3：1，余量为溶剂。