【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固态电池，具体是涉及一种类双面胶型粘性聚合物固态电解质膜及其制备方法。
技术介绍
1、当前固态电池的技术分为无机固态电池路线与聚合物固态电池路线。其中，无机固态电池的电解质主要以氧化物和硫化物为主，离子电导率高，但是脆性大、界面电阻高、稳定性不佳。聚合物技术路线可以弥补无机电解质路线的不足，但是全固态聚合物电解质离子电导率不足，难以获得实用性进展，而凝胶电解质虽然离子电导率可以达到液态电解质的水平，但仍存在大量可燃的小分子有机溶剂，安全性能受到人们的诟病。因此，目前固态电池技术路线的发展并不完美，需要开发一种综合性能更好的电解质膜以解决其存在的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对当前固态电解质存在的问题和不足，提供一种的类双面胶型粘性聚合物固态电解质膜及其制备方法，能够改善聚合物电解质的离子电导率，降低界面电阻，并获取具有类双面胶粘性的电解质膜，为锂离子电池提供新的粘合制备工艺，能够简化当前锂电池生产流程。
2、本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、本专利技术所述的类双面胶型粘性聚合物固态电解质膜，包膜本体，其特点是：所述膜本体由聚合物多孔膜与离子导电型聚合物、锂盐、离子液体复合形成，即该电解质膜以聚合物多孔膜为基体，在基体的表面及孔隙覆盖有离子导电型聚合物、锂盐和离子液体形成的共聚物层。
4、本专利技术所述类双面胶型粘性聚合物固态电解质膜的制备方法，其特点是包括以下步骤：
5、(1)将离子导电型聚合物与
6、(2)向溶液a中加入适量的离子液体，经搅拌一定时间后，获得状态均一的溶液b；
7、(3)将溶液b加到具有一定厚度的聚合物多孔膜中，使其充分浸润；
8、(4)将充分浸润了溶液b的聚合物多孔膜通过鼓风烘干一段时间后，再转移到真空状态下干燥，即可获得应用于锂离子电池的类双面胶型粘性聚合物固态电解质膜。
9、进一步的，步骤(1)中所述的离子导电型聚合物为聚醚、聚碳酸酯、聚氨酯、聚硅氧烷、聚磷酸酯中的一种或多种。
10、进一步的，步骤(1)中所述的锂盐为氯化锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双二氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂中的一种或多种。
11、进一步的，步骤(1)中所述的摩尔比为离子导电型聚合物的结构单元与锂盐的摩尔比，范围为(5～40):1；且离子导电型聚合物的质量浓度为0.01～0.2g/ml。
12、进一步的，步骤(1)中所述的有机溶剂为乙腈、丙酮、n，n-二甲基甲酰胺、n，n-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、乙醇、甲醇、四氟化碳、乙二醇、丙腈、磷酸三丁脂、氯仿、乙酸乙酯中的一种或几种。
13、进一步的，步骤(2)中所述加入适量的离子液体，是指离子液体与离子导电型聚合物按照质量比为(1～5):1进行添加；且离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1-乙基-1-甲基吡咯烷鎓双(三氟甲基磺酰基)亚胺、1，3-双(氰基甲基)咪唑氯盐、1，3-双(氰基甲基咪唑双(三氟甲基磺酰)亚胺盐、1，3-双(氰基甲基)咪唑双(五氟乙基磺酰)酰亚胺盐、1-氰基甲基-3-甲基咪唑氯盐、1-氰基甲基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑三氰基甲基盐、3-氰基吡啶硫酸氢盐、1，10-菲咯啉二硫酸氢盐、1-甲基-3-乙基咪唑二氰胺、3-甲基-1-丁基吡啶二氰胺、1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二氢盐、1-己基-3-甲基咪唑二氰胺、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-甲基-3-十六烷基咪唑四氟硼酸盐、聚(1-丁基-4-乙烯基吡啶二氰胺)、聚合对苯二胺硫酸酯、1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺、1-氰基-3-甲基咪唑基氯盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氯化铁酸盐、n，n-二甲基-n-甲酰铵双(三氟甲基磺酰基)亚胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的一种或多种。
14、进一步的，步骤(2)中所述的搅拌用时为5～24h。
15、进一步的，步骤(3)中所述的聚合物多孔膜可由静电纺丝法、熔融纺丝法、相转化法、拉伸法或热致相分离法制得，聚合物多孔膜的基体材料为聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氨酯、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚苯胺、聚苯乙烯、聚羟基乙酸、聚乳酸、聚己内酯和聚酰胺中的一种或几种。
16、进一步的，步骤(3)中所述聚合物多孔膜的厚度为10～300μm。
17、进一步的，步骤(4)中所述的鼓风烘干温度为25～100℃，烘干时间为1～12h；真空干燥温度为60～120℃，干燥时间为12～48h。
18、本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：
19、1、本专利技术电解质膜具有出色的粘性，能够高效粘结正负极材料，有效避免正负极移位的问题，安全性高，并为锂离子电池制备提供新的粘合制备工艺，简化了传统锂离子电池工艺流程，大大提升电池的生产效率，降低了锂离子电池的生产成本；
20、2、本专利技术电解质膜的粘性来源于可逆的分子间作用力，当电池内部电芯部分受损，可以将损坏的电极或电解质部分揭下来，能够实现电芯的快速维修；
21、3、本专利技术电解质膜的粘性能够减小电极与电解质膜的界面电阻，提高锂离子电池性能；
22、4、本专利技术电解质膜的化学稳定性好，室温离子电导率高，并融合了多孔膜三维网络骨架，赋予膜足够的力学性能，机械性能强，可制备成室温固态电池；
23、5、本专利技术电解质膜所涉及使用的离子导电型聚合物、锂盐、离子液体和多孔膜等原料都已经实现工业化生产，价格便宜、品种多，通过简单的复合就能获得相应的电解质膜，容易进行大规模生产；
24、6、本专利技术电解质膜的性能可控，受多孔膜骨架的控制，形状尺寸稳定可控，力学强度高，且具有柔性；
25、7、本专利技术的粘胶型电解质膜具有不易燃、不漏液、稳定性高、安全性好等特点。
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1.一种类双面胶型粘性聚合物固态电解质膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述类双面胶型粘性聚合物固态电解质膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的离子导电型聚合物为聚醚、聚碳酸酯、聚氨酯、聚硅氧烷、聚磷酸酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述类双面胶型粘性聚合物固态电解质膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的锂盐为氯化锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双二氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述类双面胶型粘性聚合物固态电解质膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的摩尔比为离子导电型聚合物的结构单元与锂盐的摩尔比，范围为(5～40):1；且离子导电型聚合物的质量浓度为0.01～0.2g/mL。
5.根据权利要求1所述类双面胶型粘性聚合物固态电解质膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的有机溶剂为乙腈、丙酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、乙醇、甲醇、四氟化碳、乙二醇、丙腈、磷酸三丁脂、氯
6.根据权利要求1所述类双面胶型粘性聚合物固态电解质膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述加入适量的离子液体，是指离子液体与离子导电型聚合物按照质量比为(1～5):1进行添加，搅拌用时为5～24h；且离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1-乙基-1-甲基吡咯烷鎓双(三氟甲基磺酰基)亚胺、1，3-双(氰基甲基)咪唑氯盐、1，3-双(氰基甲基咪唑双(三氟甲基磺酰)亚胺盐、1，3-双(氰基甲基)咪唑双(五氟乙基磺酰)酰亚胺盐、1-氰基甲基-3-甲基咪唑氯盐、1-氰基甲基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑三氰基甲基盐、3-氰基吡啶硫酸氢盐、1，10-菲咯啉二硫酸氢盐、1-甲基-3-乙基咪唑二氰胺、3-甲基-1-丁基吡啶二氰胺、1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二氢盐、1-己基-3-甲基咪唑二氰胺、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-甲基-3-十六烷基咪唑四氟硼酸盐、聚(1-丁基-4-乙烯基吡啶二氰胺)、聚合对苯二胺硫酸酯、1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺、1-氰基-3-甲基咪唑基氯盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氯化铁酸盐、N，N-二甲基-N-甲酰铵双(三氟甲基磺酰基)亚胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的一种或多种。
7.根据权利要求1所述类双面胶型粘性聚合物固态电解质膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的聚合物多孔膜可由静电纺丝法、熔融纺丝法、相转化法、拉伸法或热致相分离法制得，聚合物多孔膜的基体材料为聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氨酯、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚苯胺、聚苯乙烯、聚羟基乙酸、聚乳酸、聚己内酯和聚酰胺中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述类双面胶型粘性聚合物固态电解质膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述聚合物多孔膜的厚度为10～300μm。
9.根据权利要求1所述类双面胶型粘性聚合物固态电解质膜的制备方法，其特征在于：步骤(4)中所述的鼓风烘干温度为25～100℃，烘干时间为1～12h；真空干燥温度为60～120℃，干燥时间为12～48h。
10.一种采用如权利要求1-9任一权利要求所述方法制备得到的类双面胶型粘性聚合物固态电解质膜，其特征在于：该电解质膜以聚合物多孔膜为基体，在基体的表面及孔隙覆盖有离子导电型聚合物、锂盐和离子液体形成的共聚物层。
...【技术特征摘要】
1.一种类双面胶型粘性聚合物固态电解质膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述类双面胶型粘性聚合物固态电解质膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的离子导电型聚合物为聚醚、聚碳酸酯、聚氨酯、聚硅氧烷、聚磷酸酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述类双面胶型粘性聚合物固态电解质膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的锂盐为氯化锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双二氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述类双面胶型粘性聚合物固态电解质膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的摩尔比为离子导电型聚合物的结构单元与锂盐的摩尔比，范围为(5～40):1；且离子导电型聚合物的质量浓度为0.01～0.2g/ml。
5.根据权利要求1所述类双面胶型粘性聚合物固态电解质膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的有机溶剂为乙腈、丙酮、n，n-二甲基甲酰胺、n，n-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、乙醇、甲醇、四氟化碳、乙二醇、丙腈、磷酸三丁脂、氯仿、乙酸乙酯中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述类双面胶型粘性聚合物固态电解质膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述加入适量的离子液体，是指离子液体与离子导电型聚合物按照质量比为(1～5):1进行添加，搅拌用时为5～24h；且离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1-乙基-1-甲基吡咯烷鎓双(三氟甲基磺酰基)亚胺、1，3-双(氰基甲基)咪唑氯盐、1，3-双(氰基甲基咪唑双(三氟甲基磺酰)亚胺盐、1，3-双(氰基甲基)咪唑双(五氟乙基磺酰)酰亚胺盐、1-氰基甲基-3-甲基咪唑氯盐、1-氰基甲基-3-甲基咪...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄兴文，严丹林，覃文，罗豪，林志桐，范穗杰，陈星平，
申请(专利权)人：广东石油化工学院，
类型：发明
国别省市：
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