[发明专利]一种高强度固态电解质膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种高强度固态电解质膜，其特征在于，包括多孔支撑膜，以及存在于多孔支撑膜两面和孔隙中的固态电解质；所述的固态电解质包括聚合物电解质、无机固态电解质及锂盐；所述聚合物电解质为双硫键改性聚氨酯，制备方法如下：

（1）聚氨酯预聚体改性：将聚氨酯预聚体溶于N,N-二甲基乙酰胺中，加入丙烯酸羟丙酯和催化剂，在40~50℃下搅拌反应20~30min后，加入摩尔比为1:2~3的N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和三(2-氨基乙基)胺，在60~70℃下搅拌反应3~4h，获得改性聚氨酯预聚体溶液；

（2）双硫键单体改性：将2-羟乙基二硫化物溶于N,N-二甲基乙酰胺中，加入异氰酸酯丙烯酸乙酯和催化剂，在40~50℃下搅拌反应1~2h，获得改性双硫键单体溶液；

（3）制备双硫键改性聚氨酯：将改性聚氨酯预聚体溶液与改性双硫键单体溶液混合后，在70~80℃下搅拌反应3~5h后，分离产物，获得双硫键改性聚氨酯。

2.如权利要求1所述的固态电解质膜，其特征在于，所述多孔支撑膜的孔隙率为50~80%，孔径为50~300μm。

3.如权利要求1或2所述的固态电解质膜，其特征在于，所述多孔支撑膜为纤维素、无纺布、聚酰亚胺、芳纶、聚偏氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的固态电解质膜，其特征在于，所述无机固态电解质为锂镧钛氧、锂镧锆氧、锂镧锆钽氧、磷酸铝钛锂中的一种或多种。

5.如权利要求1或4所述的固态电解质膜，其特征在于，所述聚合物电解质、无机固态电解质、锂盐的干粉重量比为50~80:10~20:10~30。

6.如权利要求1所述的固态电解质膜，其特征在于：

步骤（1）中，所述聚氨酯预聚体与丙烯酸羟丙酯之间的质量比为1:0.7~1.0，所述丙烯酸羟丙酯与三(2-氨基乙基)胺之间的摩尔比为1:2~3；和/或

步骤（2）中，所述2-羟乙基二硫化物与异氰酸酯丙烯酸乙酯之间的摩尔比为1:1.5~2.5；和/或

步骤（1）中的聚氨酯预聚体与步骤（2）中的2-羟乙基二硫化物之间的质量比为1:3~4。

7.一种如权利要求1~6之一所述固态电解质膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚合物电解质溶解在有机溶剂中，加入无机固态电解质和锂盐，充分搅拌均匀，制得固态电解质悬浮液；将多孔支撑膜在固态电解质悬浮液中浸泡后取出，经真空干燥即可获得高强度固态电解质膜。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述浸泡的时间为1~30min。

9.一种固态锂电池，其特征在于，包括正极、负极和如权利要求1~6之一所述固态电解质膜。