【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池领域，具体涉及一种室温工作的锂金属电池含氟聚合物固态电解质。
技术介绍
1、锂离子电池由于能量密度高、循环寿命好、自放电小等优点被认为是最有希望的下一代新型电池。目前商用的锂离子电池采用的lipfs基的聚碳酸酯类电解液易燃易爆，并且在高电压下易分解导致电解质与电极界面接触不稳定，这些缺点严重限制了锂电池的发展。用本征安全的固态电解质代替传统电解液对于解决锂离子电池的安全、稳定问题具有重大意义。使用固态电解质时，中间产物不能转移到另一个电极上，流动性的限制有助于提升电极与电解质界面稳定性；其次，它还具有可燃性低、无泄漏和爆炸风险低等优点；另外，固态电解质制备简单，可以匹配更广泛的电化学窗口，因此可以使用更高容量的电极材料，可以有效提高电池的安全性和能量密度。
2、然而，目前固态电解质的室温体相离子电导率偏低以及刚性固固界面的高阻抗问题，导致了固态锂电池需在高温高压下才能正常工作，严重阻碍了其大规模应用。这是因为单一体系的固态电解质弊端明显，例如：聚合物体系的固态电解质热稳定性差、促进锂盐离解和离子传输能力弱，导致室温下离子电导率非常低；无机陶瓷体系的固态电解质延展性差、与电极接触界面阻抗大。因此，开发复合固态电解质是实现固态锂电池在室温下兼具高离子电导率和良好循环稳定性的关键。
3、复合固态电解质通常由聚合物基底与无机陶填料组成，综合多种固态电解质的优点，兼具高离子电导率和电化学稳定性。目前已有文献报道的复合固态电解质聚合物基底多以聚环氧乙烷peo、聚丙烯腈pan、聚偏氟乙二烯pvd
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种能够在室温下兼顾高离子电导率和良好循环稳定性的锂金属电池含氟聚合物固态电解质。
2、技术方案：本专利技术提供了一种室温工作的锂金属电池含氟聚合物固态电解质，其制备方法包括以下步骤：
3、(1)取聚合物基底、陶瓷填料、锂盐、弱溶剂化溶剂和分散剂进行充分混合，得到混合溶液，在50℃下搅拌；
4、(2)将步骤(1)的混合溶液涂布在玻璃板上；
5、(3)将步骤(2)得到的膜烘干得到固态电解质膜；
6、(4)将步骤(3)得到的固态电解质膜进行裁片。
7、进一步的，所述有聚合物基底为聚偏氟乙二烯pvdf。
8、进一步的，所述陶瓷填料为磷酸钛铝锂latp。
9、进一步的，所述锂盐为双三氟甲基磺酸亚酰胺锂litfsi。
10、进一步的，所述弱溶剂化溶剂为氟代碳酸乙烯酯fec。
11、进一步的，所述pvdf、latp质量比为10∶3。
12、进一步的，所述fec的比例为5％-10％。
13、进一步的，所述固态电解质膜的厚度为30-80μm。
14、一种上述制备方法制备得到的室温工作的锂金属电池含氟聚合物固态电解质。
15、为了实现高性能的固态锂电池，我们制备了一种柔性的复合固态电解质膜，该膜由聚合物基底(pvdf)、锂盐(litfsi、lipf6、lidfob中的一种或几种)、弱溶剂化溶剂(fec)、分散剂(dmf或dmso)和陶瓷填料(latp)组成。在pvdf基聚合物基底中引入latp陶瓷填料，从而形成复合固态电解质，可以降低结晶度，加快聚合物链段的移动以提高离子迁移速率。
16、另外，与dmf相比，含氟溶剂fec与li+的结合能低得多，因此，利用微量残留的fec部分替代dmf以构建弱溶剂化环境，产生更多的游离li+和fsi-，这有助于增加锂离子迁移数。另外，丰富的阴离子可衍生富无机固体电解质界面(sei)层，以实现电池的长期稳定性。
17、综上所述，通过本专利技术技术方案制备的一种具有“锂盐聚合物微量残留溶剂”结构的复合固态电解质，使固态锂电池在室温下实现高离子电导率和循环稳定性。
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1.一种室温工作的锂金属电池含氟聚合物固态电解质。
2.根据权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，所述室温为10-25℃。
3.根据权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，所述聚合物基底为聚偏氟乙二烯PVDF，所述陶瓷填料为磷酸钛铝锂LATP。
4.根据权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，PVDF和LATP质量比为10∶3。
5.根据权利要求1所述的固态电解质，所述锂盐为六氟磷酸锂LiPF6、二氟草酸硼酸锂LiDFOB、双三氟甲基磺酸亚酰胺锂LiTFSI中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的固态电解质，所述弱溶剂化溶剂为氟代碳酸乙烯酯FEC，比例为5-10％。
7.根据权利要求1所述的固态电解质，所述分散剂为二甲基甲酰胺DMF或二甲基亚砜DMSO。
8.根据权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，所述固态电解质膜的厚度为30-80μm。
9.根据权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，所述固态电解质膜的孔径为50-200nm，孔隙率为5-20％。
【技术特征摘要】
1.一种室温工作的锂金属电池含氟聚合物固态电解质。
2.根据权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，所述室温为10-25℃。
3.根据权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，所述聚合物基底为聚偏氟乙二烯pvdf，所述陶瓷填料为磷酸钛铝锂latp。
4.根据权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，pvdf和latp质量比为10∶3。
5.根据权利要求1所述的固态电解质，所述锂盐为六氟磷酸锂lipf6、二氟草酸硼酸锂lidfob、双三...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩响，盛必福，钟贵明，陈继章，陆俊杰，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：
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