固态电解质、其制备方法和其应用以及应用固态电解质的锂电池技术

技术编号:10362739 阅读:179 留言:0更新日期:2014-08-27 18:47
本发明专利技术公开了一种固态电解质及其制备方法,按照质量分数计包括30~97%的聚苯撑类高分子有机聚合物、3%~70%的锂盐和0~20%的表面活性剂,将三者混合均匀后进行制备;本发明专利技术针对导电性能,机械性能全方位进行改进,在较大的温度范围内有很高的电导率,其提供的固态电解质,能够替代原有锂电池中的隔离膜和液态电解质或原有凝胶类电解质。

【技术实现步骤摘要】
固态电解质、其制备方法和其应用以及应用固态电解质的锂电池
本专利技术涉及锂离子电池固态电解质
,特别是涉及一种固态电解质、固态电解质的制备方法、固态电解质应用以及应用固态电解质的锂电池。
技术介绍
锂离子电池由于具有能量密度高、循环寿命长、开路电压高、无记忆效应、安全无污染等特点,已得到广泛的应用。目前已商品化的锂离子电池的内部结构通常包括:正极和负极以及含有锂盐的液态电解质和隔离正负极的离子交换膜组成。众所周知,大量的有机液态电解液的存在,不仅增加了电池漏液的风险,而且将加速电池在滥用条件下热失控的速率,进而引起电池起火或爆炸,存在严重的安全隐患。为此,采用固态电解质作为锂离子电池的电解质是提高电池安全性的重要方法。锂离子电池的固态电解质研发大概有20年左右,分为两种类型,一种为有机聚合物电解质,另一种为非有机电解质。 非有机电解质具有电导率较高的特性,但是合成难度大,加工复杂,成本太高,国外的相关结构对此作了很多研究,例如日本Toyota、University of Tokyo、美国能源部下属国家实验室Oak Ridge National Laboratory,具有代表性的专利US8557445B2。有机聚合物电解质的价格便宜,加工也相对容易,但是几乎全部聚合物固态电解质均是基于聚环氧乙烷(PEO)。由于聚环氧乙烷(PEO)可以与盐进行络合,通过分子链的运动使离子移动,从而导电。但是凡是通过聚环氧乙烷(PEO)导电的固态电解质均需要加热到至少50摄氏度以上才可以有足够的导电能力令电池正常工作。因而很多科研机构和公司将研究方向转到凝胶型电解质或制作高温电池。凝胶型电解质的电导率很高,但是缺乏机械强度,近似液态,且加工方式比较复杂。固态聚合物电解质,如通过锂盐和线性聚醚例如聚环氧乙烷和聚环氧丙烷之间的络合作用形成的薄膜,虽然具有某些显著特点,如电化学和化学稳定性高的特征以及易于制成薄膜等的特征,但是由于聚合物与锂盐形成的固态聚合物电解质在室温时具有较高的结晶相,所形成的电解质只能在高温下才能使用,而且,在室温下导电性很差,且其材质本身不具有难燃阻燃等安全性能,限制了其应用范围。例如US20130063092A1、CN103026542A公开了一种具有固体聚合物电解质的高温锂电池,其技术方案是针对以往的固态电解质在高温下机械性能下降提出的,对导电性能并无实质改进。具体来说,它介绍了共聚高分子聚合物,其分子结构为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态电解质,其特征在于按照质量分数计包括30~97%的聚苯撑类高分子有机聚合物、3%~70%的锂盐和0~20%的表面活性剂。

【技术特征摘要】
1.一种固态电解质,其特征在于按照质量分数计包括30~97%的聚苯撑类高分子有机聚合物、3%~70%的锂盐和O~20%的表面活性剂。2.根据权利要求1所述的一种固态电解质,其特征在于所述固态电解质在室温下具有大于5X 10_5S/Cm的电导率,抗拉强度大于40MPa,阻燃等级为UL94标准中的V-O级别。3.根据权利要求1所述的一种固态电解质,其特征在于所述聚苯撑类高分子有机聚合物为聚苯撑氧、聚苯撑硫和苯撑硅氧烷类非极性弱极性高分子聚合物的一种或多种的混合物。4.根据权利要求1所述的一种固态电解质,其特征在于所述聚苯撑类高分子有机聚合物为 5.根据权利要求4所述的一种固态电解质,其特征在于所述 6.根据权利要求5所述的一种固态电解质,其特征在于所述 7.根据权利要求1所述的一种固态电解质,其特征在于所述锂盐为LiAsF6、LiBF4,LiBH4' LiClO4' LiN (SO2CF3) 2、LiNH2' Li2NH' Li2CO3' Li3PO4' C6H5COOLi' LiCl、LiBr、LiF 的一种或多种混合物。8.根据权利要求1所述的一种固态电解质,其特征在于所述表面活性剂为一种或多种非离子型表面活性剂。9.根据权利要求8所述的一种固态电解质,其特征在于所述非离子型表面活性剂为烷基醇酰胺型表面活性剂和聚氧乙烯型表面活性剂的一种或任意比例的混合物。10.根据权利要求9所述的一种固态电解质,其特征在于所述烷基醇酰胺型表面活性剂为聚丙烯酰胺或脂肪酸酰胺;所述聚氧乙烯型表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚或脂肪酸甲酯乙氧基化物。11.一种固态电解质的制备方法,其特征在于按照如下操作:将30~97%的聚苯撑类高分子有机聚合物、3%~70%的锂盐和O~20%的表面活性剂混合均匀后进行制备。12.根据权利要求11所述的一种固态电解质的制备方法,其特征在于,按照如下操作:将聚苯撑类高分子有机聚合物在不超过其熔点的烘干机中干燥除去水分,然后将干燥后的聚苯...

【专利技术属性】
技术研发人员:晁流孙科强朱以科尹训忠肖剑晁鹤鸣
申请(专利权)人:天津新动源科技有限公司
类型:发明
国别省市:天津;12

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