[发明专利]一种复合聚合物电解质隔膜及其制备方法和固态电池

说明书

本发明提供一种复合聚合物电解质隔膜以及制备方法和固态电池，包括选取陶瓷复合隔膜，制备混合液，将陶瓷复合隔膜浸泡在混合液中，真空超声处理得到湿隔膜，将湿隔膜取出，固化得到复合聚合物电解质隔膜。本发明的复合聚合物电解质隔膜制备方法制备简单，环保无毒，制备出的复合聚合物电解质隔膜既具有良好的机械性能、安全性能，又具有与液态电解液电解质良好的电导率，展现出优良的电化学性能。

技术领域

本发明属于属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种复合聚合物电解质隔膜及其制备方法和固态电池。

背景技术

锂离子电池主要由正极材料、负极材料、电解液和隔膜组成，其中电解液是电池的核心组成部分，起着至关重要的作用。电解液作为锂离子的导体，过去常用由锂盐和混合有机溶剂所组成的液态电解液。隔膜一般是多孔的聚烯烃，用于隔离正极和负极，防止电池短路。然而将液体电解液应用于锂离子电池逐渐暴露出易生成枝晶、漏液、安全性差等问题，为了解决这些问题，研究人员提出了用聚合物电解质代替液态电解液的设想，由此掀起了聚合物电解质的研究热潮。聚合物电解质在锂离子电池中既是电解质又起到隔离正负极的作用，符合化学电源质轻、安全、高效、环保的发展要求。聚合物锂离子电池的安全可靠性能更高，从根本上解决了液态电解液锂离子电池漏液的问题。

按聚合物的形态来分，聚合物电解质可分为全固态聚合物电解质和凝胶聚合物电解质。全固态聚合物电解质的电化学稳定性和对电极的稳定性均较好，但由于全固态聚合物电解质的聚合物基体大多结晶度较高，低温下聚合物基体与锂盐形成的络合物大部分处于结晶区，导致聚合物链段难以进行热运动，因此全固态聚合物电解质的离子电导率均较低，限制了其实际应用。而凝胶聚合物电解质不仅解决了液态电解质易燃易爆的特性，又提高了全固态聚合物电解质锂离子电池的低离子电导率，近年来得到广泛发展。

凝胶聚合物电解质由高聚物、锂盐和增塑剂形成，同时拥有固体粘聚性和液体分散传导性，锂离子可借助微孔中的液态电解质分子在两极之间实现自由往返。电化学稳定性好，界面阻抗低，室温下电导率可达到10^-3S/cm。但是凝胶聚合物电解质存在大量增塑剂导致机械强度不足，安全提升有限，限制了其单独使用。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种复合聚合物电解质隔膜的制备方法，将具有纳米陶瓷粉末的陶瓷复合隔膜浸泡在聚合物单体、电解液等的混合液中，经过真空超声处理得到复合聚合物电解质隔膜，该方法制备简单，环保无毒，制备出的复合聚合物电解质隔膜既具有良好的机械性能、安全性能，又具有与液态电解液电解质良好的电导率，展现出优良的电化学性能。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种复合聚合物电解质隔膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤(A)：选取陶瓷复合隔膜，所述陶瓷复合隔膜包含质量份数为20-80份的纳米陶瓷粉末；

步骤(B)：将聚合物单体、电解液、交联剂和引发剂按质量比为(2-30):(70-98):(0-0.3)混合得到混合液；

步骤(C)：将陶瓷复合隔膜浸泡在混合液中，真空超声处理得到湿隔膜；

步骤(D)：将湿隔膜取出，固化得到复合聚合物电解质隔膜。

作为本发明所述的一种复合聚合物电解质隔膜的制备方法的一种改进，所述陶瓷复合隔膜的孔隙率至少大于60％。

作为本发明所述的一种复合聚合物电解质隔膜的制备方法的一种改进，所述纳米陶瓷粉末为纳米氧化铝、纳米氧化钛或纳米氧化硅中的一种或多种。

作为本发明所述的一种复合聚合物电解质隔膜的制备方法的一种改进，所述陶瓷复合隔膜的基膜的材质为聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯或纤维素中的一种。