[发明专利]一种聚环氧丙烷基聚合物固态电解质薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种聚环氧丙烷基聚合物固态电解质薄膜的制备方法，包括以下步骤：(1)将聚环氧丙烷前驱体、无机填料和锂盐溶于有机溶剂中搅拌混合均匀，加入引发剂搅拌反应得到混合浆料；(2)利用所述混合浆料制备得到湿薄膜，然后干燥即得到所述固态电解质薄膜。本发明提供的聚环氧丙烷基聚合物固态电解质薄膜相比现有的聚环氧丙烷基固态电解质具有更高的电化学性能和力学性能。

技术领域

本发明属于电池材料领域，尤其涉及一种固态电解质薄膜的制备方法。

背景技术

固态电池的性能受电解质膜、电极、电极/电解质界面、组装工艺等多方面的影响，而固态电解质是重中之重。相比氧化物和硫化物电解质，聚合物固态电解质因其良好的可加工性、优良的电化学性能及相对低的生产成本，成为目前最有希望实现产业化应用的技术。而高的室温离子电导率、电位窗口和离子迁移数，以及强的力学性能和化学稳定性是促进聚合物固态电解质发展的关键。

聚环氧丙烷(PPO)体系具有一定的粘弹性，机械强度较高，且具备良好的电化学性能，应用于固态锂离子电池具有很好的前景。但从目前文献报道的方案看，还存在一定的缺陷。如斯坦福大学崔毅课题组采用单体交联法制备的电解质膜过厚，高达200-400μm；在常温下膜偏硬，不利于固态电解质薄膜电池的界面结合；并未在电解质溶液中混合加入锂盐，虽然后期有浸泡，但不能保证完全渗透进电解质膜；组装电池过程中，电解质膜泡PC溶液后，溶胀严重且易变形卷曲，实验操作困难等。青岛科技大学张宁博士报道了一种硅甲氧基聚环氧丙烷电解质，将硅甲氧基聚环氧丙烷和LiBOB锂盐溶于乙腈溶液中，并添加氧化铝或塑性晶体丁二腈，刮涂成膜后60℃干燥完成。该报道的硅甲氧基聚环氧丙烷电解质的性能较为优异，但制备过程采用腐蚀性较强的乙腈，并加入大量的丁二腈，烘干温度只有60℃，制得的电解质实为凝胶态电解质，使得电解质的力学性能较弱；制备过程中只使用了单一的LiBOB锂盐和含量较低(约15％)的氧化铝填料，对离子电导率及膜的热力学性能的优化提升有限。Goodenough等人曾尝试制备了50％LLZO填充的聚氧化乙烯电解质，显示了较好的热学性能，但由于制备方法和所选体系的缺陷，形成的膜力学性能较差，室温离子电导率只有10^-5S/cm。

因此，探索新的聚合物体系、膜制备方法、新的结构、新的填料及填充比，制备高填充型的聚合物固态电解质，既发挥聚合物电解质易成膜、与电极接触好的优点，又能进一步发挥无机电解质的优点，对制备高离子电导、高力学性能的聚合物固态电解质非常有必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种室温离子电导率高、制备工艺简单、力学性能好的聚环氧丙烷基聚合物固态电解质薄膜的制备方法。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种聚环氧丙烷基聚合物固态电解质薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚环氧丙烷前驱体、无机填料和锂盐溶于有机溶剂(如N-甲基吡咯烷酮)中搅拌混合均匀，加入引发剂搅拌反应得到混合浆料；

(2)利用所述混合浆料制备得到湿薄膜(浇铸在培养皿或刮涂在玻璃板)，然后干燥即得到所述固态电解质薄膜。