[发明专利]固态电解质膜、固态锂离子电池及其制备方法

权利要求书

1.一种固态锂离子电池，其特征在于，包括正极片、负极片、间隔于所述正极片和所述负极片之间的隔膜以及凝胶电解质，所述隔膜为固态电解质膜；

所述固态电解质膜包括以下质量分数的组成：经过碱洗干燥的聚偏氟乙烯3~7%、原位聚合单体3~7%、引发剂0.03~0.07%、快离子导体10~20%、稳定剂0.01~0.05%、分散剂0.01~0.05%、锂盐5~16%、第一有机溶剂50~70%；所述原位聚合单体包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸聚乙二醇酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、乙烯基正丁醚、乙烯基甲醚、马来酸酐、苯乙烯和乙酸乙酯中的至少两种；所述稳定剂为有机酸；

所述凝胶电解质的聚合前驱电解液包括以下质量分数的组成：经过碱洗干燥的聚偏氟乙烯3~7%、原位聚合单体3~7%、引发剂0.03~0.07%、锂盐5~16%和第二有机溶剂10~70%。

2.根据权利要求1所述的固态锂离子电池，其特征在于，所述快离子导体包括Li₇La₃Zr₂O₁₂、Li_xLa₃Zr_yAl_2-yO₁₂、Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃、Li_1.5Al_0.5Ge_1.5(PO₄)₃、Li_2.88PO_3.73N_0.14中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的固态锂离子电池，其特征在于，所述引发剂包括异丙苯过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化二特丁基、过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、过氧化苯甲酸特丁酯、过氧化特戊酸特丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二叔丁基、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过硫酸钾、过硫酸钠和过硫酸铵中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的固态锂离子电池，其特征在于，所述锂盐包括六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、硝酸锂、高氯酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、四氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂盐和双氟磺酰亚胺锂中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的固态锂离子电池，其特征在于，所述分散剂为BYK-180，所述第一有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮或丙酮。

6.根据权利要求1所述的固态锂离子电池，其特征在于，所述第二有机溶剂包括乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲丙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、乙酸乙酯、正丁酸乙酯、乙酸丙酯、γ-丁内酯、氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸丙烯酯、4-三氟甲基碳酸乙烯酯、甲基三氟乙基碳酸酯和双三氟乙基碳酸酯中的至少一种。

7.一种权利要求6所述的固态锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

取分子量在600000~1200000之间的聚偏氟乙烯，将其置于碱液中以50~70℃反应，反应过程中不断搅拌，再使用去离子水和无水乙醇反复洗涤，干燥即得经过碱洗干燥的聚偏氟乙烯；

往第一有机溶剂中加入经过碱洗干燥的聚偏氟乙烯、原位聚合单体和引发剂，在60~80℃下于氮气氛围中聚合，形成均一溶液；

将快离子导体粉末少量多次加入所述均一溶液中，同时加入锂盐、稳定剂和分散剂，搅拌使之形成均匀浆料；

将所述浆料于四氟乙烯板上刮膜，先于70~90℃下烘干，再于70~90℃下真空抽提，制得固态电解质膜；

往第二有机溶剂中加入经过碱洗干燥的聚偏氟乙烯、原位聚合单体、引发剂和锂盐，常温下搅拌均匀，形成凝胶电解质的聚合前驱电解液；

将正极片、负极片和制得的固态电解质膜组装成电芯，烘烤；

向烘烤后的电芯中注入凝胶电解质的聚合前驱电解液，并封口，于40~50℃下老化，然后升温至60~80℃进行热聚合，再降温至40~50℃，静置，得到固态锂离子电池。