一种有机‑无机复合电解质膜，其制备方法及应用技术

本申请公开了一种有机‑无机复合电解质膜。该电解质膜是含有多孔有机‑无机复合颗粒的多孔聚合物膜；其中，多孔有机‑无机复合颗粒含有多孔无机物和热固性树脂。该电解质膜在保持聚合物低结晶度的同时，具有丰富的孔结构和高的孔隙率，从而能够极大提高电解质膜的离子导电率。其中，多孔无机颗粒除了可以提高电解质膜的保液能力，增强电芯的循环寿命，还能在内部形成丰富的离子通道，进一步提高电解质膜的离子导电性和电化学稳定窗口，能够达到高电压系统应用的要求。

【技术实现步骤摘要】
,其制备方法及应用的制作方法【专利摘要】本申请公开了。该电解质膜是含有多孔有机-无机复合颗粒的多孔聚合物膜；其中，多孔有机-无机复合颗粒含有多孔无机物和热固性树脂。该电解质膜在保持聚合物低结晶度的同时，具有丰富的孔结构和高的孔隙率，从而能够极大提高电解质膜的离子导电率。其中，多孔无机颗粒除了可以提高电解质膜的保液能力，增强电芯的循环寿命，还能在内部形成丰富的离子通道，进一步提高电解质膜的离子导电性和电化学稳定窗口，能够达到高电压系统应用的要求。【专利说明】，其制备方法及应用
本申请涉及一种电解质膜、其制备方法及应用，属于电池材料领域。
技术介绍
随着环境污染、能源危机与资源短缺等问题的日益突出，世界各国越来越高度重视高效、清洁、可再生能源以及电动交通工具等相关技术的发展。 近年来随着便携式电子设备的普及、电动车的发展，作为新一代高能电源的锂离子电池得到了极大的关注。而凝胶聚合物电解质锂离子电池由于不仅具有高比容量、高工作电压、高循环寿命、无记忆效应及环境友好等优点，而且安全、柔韧性好、易加工，自1999年投放市场以来，立即引起人们广泛关注。电池所需的聚合物电解质膜必须有较好的离子电导率，以确保电池有较低的内阻；在实际应用中它还需要具有良好机械性能。因此，开发高性能的聚合物电解质膜已成为国际国内的一个研宄热点。 为了满足客户对电芯能量密度越来越高的要求，各大电芯厂家通过提高极片压实密度，降低隔离膜厚度等方法在相同的体积内尽量多的填充活性物质，这就使得电芯内部留给电解液的空间减小，而电解液的消耗并没有相应的减少，从而使得软包电芯出现涨液问题；而涨液会影响电芯的外观及超厚等问题，直接影响电芯出货。另外，高能量密度伴随这高电压的应用，因此，开发适用于高电压体系的高性能电解质膜已迫在眉睫。
技术实现思路
根据本申请的一个方面，提供。该电解质膜在保持聚合物低结晶度的同时，具有丰富的孔结构和高的孔隙率，从而能够极大提高电解质膜的离子导电率。其中，多孔无机颗粒除了可以提高电解质膜的保液能力，增强电芯的循环寿命，还能在内部形成丰富的离子通道，进一步提高电解质膜的离子导电性和电化学稳定窗口，能够达到高电压系统应用的要求。 所述有机-无机复合电解质膜，其特征在于，所述有机-无机复合电解质膜是含有多孔有机-无机复合颗粒的多孔聚合物膜；所述多孔有机-无机复合颗粒含有多孔无机物和热固性树脂。 优选地，所述有机-无机复合电解质膜的孔隙率不低于45%。优选地，所述有机-无机复合电解质膜的孔隙率的不低于48%、54%、55%、56%、57%、58%、60%、61%、62%、63%、65%、68% 或 70%。 优选地，所述有机-无机复合电解质膜中含有大孔和小孔；所述大孔的平均孔径为200?lOOOnm，所述小孔的平均孔径为30?500nm ;大孔的平均孔径大于小孔的平均孔径。 优选地，所述大孔的平均孔径范围上限选自900nm、800nm、700nm、600nm、560nm，下限选自 200nm、300nm、400nm、450nm、500nm. 优选地，所述小孔的平均孔径范围上限选自300nm、150nm、100nm，下限任选自30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nmo 优选地，所述大孔位于电解质膜的表面区域，所述小孔位于电解质膜的内部。 优选地，所述大孔位于电解质膜的两个表面中至少一个表面的表面区域。进一步优选地，所述大孔位于电解质膜两个表面的表面区域。 优选地，所述大孔位于距离电解质膜一个表面不超过电解质膜厚度50%的区域。即，当所述大孔位于电解质膜的两个表面中一个表面的表面区域时，所述表面区域为距离电解质膜表面不超过电解质膜厚度50%的区域。进一步优选地，所述大孔位于距离电解质膜一个表面不超过电解质膜厚度40%的区域。更进一步优选地，所述大孔位于距离电解质膜一个表面不超过电解质膜厚度30%的区域。 优选地，所述大孔位于分别距离电解质膜两个表面不超过电解质膜厚度25%的区域。即，所述大孔位于电解质膜两个表面的表面区域时，所述表面区域为距离电解质膜表面不超过电解质膜厚度25%的区域。进一步优选地，所述大孔位于分别距离电解质膜两个表面不超过电解质膜厚度20%的区域。更进一步优选地，所述大孔位于分别距离电解质膜两个表面不超过电解质膜厚度15%的区域。 优选地，所述多孔有机-无机复合颗粒的粒径为500?2000nm。 优选地，所述多孔无机物的孔隙率为50%?95%。进一步优选的，所述多孔无机物的孔隙率范围上限选自94%、93%、92%、90%，所述多孔无机物的孔隙率范围下限选自50%、60%、70%、80%。 优选地，所述多孔无机物选自Al203、Ti02、Si02、Mg0、Zr02、AlBr3、BaTi0#的至少一种。 优选地，所述多孔有机聚合物膜含有聚偏氟乙烯(简写为PVDF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(简写为PVDF-HFP)、聚丙烯腈(简写为PAN)、聚氧乙烯(简写为PEO)、聚甲基丙烯酸甲酯(简写为PMMA)中的至少一种。 优选地，聚合得到所述热固性树脂的单体中，至少一种含有醛基。进一步优选地，所述热固性树脂选自酚醛树脂、脲醛树脂、酮醛树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、呋喃树月旨、三聚氰胺甲醛树脂中的至少一种。 优选地，所述多孔有机-无机复合颗粒中热固性树脂的质量百分含量为5%?20%。 优选地，所述有机-无机复合电解质膜中，多孔有机-无机复合颗粒的质量百分含量为4%?30%。进一步优选地，所述有机-无机复合电解质膜中，多孔有机-无机复合颗粒的质量百分含量为5%?29%。进一步优选地，所述有机-无机复合电解质膜中，多孔有机-无机复合颗粒的质量百分含量为9%?29%。 优选地，所述有机-无机复合电解质膜中，多孔聚合物的质量百分含量为70%?96%。进一步优选地，所述有机-无机复合电解质膜中，多孔聚合物的质量百分含量为71%?95%。进一步优选地，所述有机-无机复合电解质膜中，多孔聚合物的质量百分含量为 71%?91%。 根据本申请的又一方面，提供了制备所述有机-无机复合电解质膜的方法，其特征在于，至少包括以下步骤: a)将多孔无机物加入含热固性树脂的溶液中，分散均匀，喷雾干燥得到多孔有机-无机复合颗粒； b)将步骤a)所得多孔有机-无机复合颗粒、聚合物基体和造孔剂在有机溶剂中混合均匀，得到凝胶混合物； c)将步骤b)所得凝胶混合物涂覆于基底上，静置至初生膜形成，初生膜至少一个表面与水汽接触后，真空干燥除去有机溶剂和造孔剂，即得所述有机-无机复合电解质膜。 优选地，步骤a)中含热固性树脂的溶液为水溶液。 优选地，步骤a)中所述热固性树脂选自酚醛树脂、脲醛树脂、酮醛树脂中的至少一种。 优选地，步骤a)中喷雾干燥的温度为160?200°C。 优选地，步骤b)中所述凝胶混合物中的质量比为多孔有机-无机复合颗粒:聚合物基体:造孔剂:有机溶剂=0.5?4:10:0.1?2:20?100。 优选地，步骤b)中所述有机溶剂选自N，N_ 二甲基甲酰胺(简写为DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(简写为DMAC)、N-甲基吡咯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机‑无机复合电解质膜，其特征在于，所述有机‑无机复合电解质膜是含有多孔有机‑无机复合颗粒的多孔聚合物膜；所述多孔有机‑无机复合颗粒含有多孔无机物和热固性树脂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄思林，陈宏浩，周世波，林永寿，付成华，
申请(专利权)人：东莞新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44