[发明专利]一种聚合物固态电解质膜及锂离子电池

说明书

本申请公开了一种聚合物固态电解质膜及锂离子电池，所述聚合物固态电解质膜包括有机骨架以及填充在所述有机骨架中的聚合物固态电解质；所述聚合物固态电解质由聚偏氟乙烯、溶剂和锂盐制备得到，所述溶剂和所述锂盐发生络合反应形成络合物，所述络合物和所述聚偏氟乙烯发生相互作用，所述锂盐中的锂离子在所述络合物与所述聚偏氟乙烯之间的相互作用位点之间迁移；所述有机骨架具有孔结构，所述聚合物固态电解质填充于所孔结构中，且所述聚合物固态电解质在所述聚合物固态电解质膜的整体结构中呈连续相。本申请提供的聚合物固态电解质膜及锂离子电池，可以兼顾高电导率与高机械强度。

技术领域

本申请涉及电池技术领域，更具体地说，它涉及一种聚合物固态电解质膜及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池因为其能量密度高、循环寿命长、安全性能高等优点被广泛应用于移动设备以及新能源汽车等领域。随着锂离子电池的应用越来越广泛，人们对锂离子电池的能量密度以及安全性能提出了更高的要求。为了应对市场端对锂离子电池能量密度以及安全性能等方面日益增长的需求，发展固态锂离子电池成为最佳选择。

固态电解质膜是固态锂离子电池的重要组成部分，由于聚合物具有质软、规模化制造可行性高的特性，基于聚合物的固态电解质膜被广泛关注与研究。基于聚合物导锂的机理，高电导率的实现依赖于聚合物强的链段运动能力，但是强的链段运动能力又通常会导致差的机械强度。因此，大多数聚合物固态电解质膜的电导率与机械强度不可兼得，这也导致了聚合物固态电解质膜至今还未能真正地用于固态电池实现量产。

因此，亟需提出一种电导率与机械强度兼优的聚合物固态电解质膜。

发明内容

本申请提供了一种聚合物固态电解质膜及锂离子电池，可以兼顾高电导率与高机械强度。

为解决上述一个或多个技术问题，本申请采用的技术方案是：

第一方面，本申请提供了一种聚合物固态电解质膜，所述聚合物固态电解质膜包括有机骨架以及填充在所述有机骨架中的聚合物固态电解质；

所述聚合物固态电解质由聚偏氟乙烯、溶剂和锂盐制备得到，所述溶剂和所述锂盐发生络合反应形成络合物，所述络合物和所述聚偏氟乙烯发生相互作用，所述锂盐中的锂离子在所述络合物与所述聚偏氟乙烯之间的相互作用位点之间迁移；

所述有机骨架具有孔结构，所述聚合物固态电解质填充于所孔结构中，且所述聚合物固态电解质在所述聚合物固态电解质膜的整体结构中呈连续相。

进一步的，所述聚偏氟乙烯的平均分子量大于400000。

优选的，所述聚偏氟乙烯的平均分子量大于900000。

进一步的，所述有机骨架的材料包括聚醚、聚酯、聚烯烃中的一种或多种；

和/或，

所述有机骨架的平均孔径大小为13-40μm，优选为20-35μm。

进一步的，所述有机骨架的形状包括纤维状、带状或条状，所述有机骨架的直径或宽度为5-20μm。

优选的，所述有机骨架的直径或宽度为7-15μm。

进一步的，所述有机骨架为三维连通孔结构。

进一步的，所述有机骨架在所述聚合物固态电解质膜中的体积分数为10-50％；

和/或，

所述溶剂的质量分数与所述有机骨架的体积分数的比值为0.2-1.5；

和/或，

所述锂盐在所述聚合物固态电解质膜中的质量分数为15-40％。

优选的，所述有机骨架在所述聚合物固态电解质膜中的体积分数为20-35％。