[发明专利]固态电解质膜、固态锂离子电池及其制备方法

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种固态电解质膜，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％。另外，本发明还涉及一种固态锂离子电池及其制备方法。相比于现有技术，本发明的固态电解质膜具有较高的离子电导率且稳定性好，固态锂离子电池则具有良好的综合性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种固态电解质膜、固态锂离子电池及其制备方法。

背景技术

锂离子电池是目前最具有发展前途和应用前景的高能二次电池，锂离子电池具有对环境污染小、工作电压高、循环周期长和比容量大等优点，现已广泛应用于汽车动力电池。是目前具有市场推广应用的新型新能源电池。然而，现有锂电池大都采用液态电解液，容易发生溶液泄漏，存在易燃易爆的危险。因此，提高现有锂电池的安全性是目前亟待解决的问题。

锂电池电解液的主要由溶剂、电解质、添加剂组成，其中溶剂主要有碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯等，属于易燃品。由于锂电池充放电产生热量，形成高温，尤其是过充时热量急剧累计，极易发生燃烧和爆炸。目前不断研究新型电解质锂盐、功能添加剂，但在解决易燃爆炸方面还存在诸多瓶颈。特别是随着一些高能量密度、高活性正极材料的开发，电解液已越来越难适应。

为此，固态电解质是解决目前锂电池易燃易爆的较佳选择。根据已有报道，目前已有氧化物、硫化物、聚合物等固态电解质被开发。但是，上述单一固态电解质依旧存在诸多问题，比如氧化物虽然电导率高，但界面性能不好。而聚合物电解质为凝胶态，一方面电导率低，另一方面其强度较差，而且电导率性能只有在高温时才能够得到发挥。硫化物则结构不稳定易膨胀，副反应多，且制备过程会造成环境污染。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种固态电解质膜，具有较高的电导率，稳定性好。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种固态电解质膜，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％。

作为本发明所述的固态电解质膜的一种改进，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。

作为本发明所述的固态电解质膜的一种改进，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。

作为本发明所述的固态电解质膜的一种改进，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。