一种聚合物固态电解质及固态电池的制备方法与流程

本发明涉及新型电池，具体的说，是一种聚合物固态电解质。

背景技术：

1、电解液作为二次电池的组成部分之一，其在正负极间承担着传输锂离子的重要作用。液态酯基电解液虽然己经成功应用于锂离子电池，但是仍存在着漏液、易挥发以及易燃等问题。因此，以固态电解质为特征的全固态电池越来越受到科研人员的关注。

2、目前，固态电解质体系主要包括聚合物固态电解质、氧化物固态电解质、硫化物固态电解质和复合固态电解质。其中，聚合物固态电解质因其优异的柔性，卓越的界面性能以及可大面积加工的特性受到了广泛关注。但目前聚合物固态电解质普遍离子电导较低。由此可见，设计出具有高离子电导的聚合物固态电解质是当今市场和社会的重大需求。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种聚合物固态电解质及固态电池的制备方法，一方面以实现提供一种循环性能稳定的固态电解质的目的，另一方面以实现提供一种高安全性能的电池的目的。

2、为了实现上述的第一目的，本发明采用以下技术手段：

3、一种聚合物固态电解质，包括聚合物基体和快离子导体陶瓷；

4、所述聚合物基体包括聚偏氟乙烯-六氟丙烯和带苯环单体；

5、所述快离子导体陶瓷与所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯和带苯环单体三元原位共聚。

6、作为优选的，所述快离子导体陶瓷为li0.35la0.55tio3纳米纤维、磷酸钛铝锂、磷酸锗铝锂以及锂镧锆钽氧中的一种。

7、进一步的，所述三元原位共聚采用偶氮二异丁腈作为引发剂以及催化剂。

8、更进一步的，所述带苯环单体为聚二乙烯苯、1,4-二异丙烯基苯以及1-甲基-4-(1-甲基乙烯基)苯中的一种。

9、本发明所提供的固态电解质具备以下有益效果：

10、该体系基体由结晶相的聚偏氟乙烯和非结晶相的六氟乙烯共聚而成，其中结晶相的聚偏氟乙烯具有优良的化学稳定性和力学性能，可以保证复合电解质具有足够的机械强度；非结晶相六氟乙烯具有良好的可塑性，主要作为电解质离子传输介质。六氟乙烯的引入不仅阻碍了聚偏氟乙烯链段的规整排列，使结晶度大大降低，还减弱了ｆ的反应活性，有助于吸收更多的电解液和改善电极－电解质之间的界面稳定性。含苯环单体的引入，形成含苯环的三嵌段共聚物，并且结合friedel-crafts烷基化反应进行化学交联，制备出超交联多孔聚合物膜，进而利用前述含苯环的多孔聚合物膜抑制锂枝晶的生成，从而提高使用稳定性。而掺杂快离子导体陶瓷后，为离子传输提供了连续的通道，提升室温离子电导率。

11、一种含聚合物固态电解质的电池制备方法，包括以下步骤：

12、s1：制备聚偏氟乙烯-六氟丙烯溶液；

13、s2：将快离子导体陶瓷与所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯和带苯环单体，在以偶氮二异丁腈作为引发剂和催化剂的环境中，进行三元原位共聚，形成固态电解质；

14、s3：将步骤s2中制得的固态电解质用锂片作为负极，磷酸铁锂糊状物作为电池正极制成扣电。

15、进一步的，所述步骤s1中，用pc作为溶剂，聚偏氟乙烯-六氟丙烯与pc的比例为7~8:1。

16、更进一步的，所述三元共聚反应在75℃的环境中进行。

17、本发明提供的电池具备以下有益效果：

18、制备的电池具备良好的拉伸强度，并且具备优良的循环性能和导电率。不仅具备稳定的循环能力，同时还具备优良的安全性能。

技术特征：

1.一种聚合物固态电解质，其特征在于：包括聚合物基体和快离子导体陶瓷；

2.根据权利要求1所述的一种聚合物固态电解质，其特征在于：所述快离子导体陶瓷为li0.35la0.55tio3纳米纤维、磷酸钛铝锂、磷酸锗铝锂以及锂镧锆钽氧中的一种。

3.根据权利要求2所述的一种聚合物固态电解质，其特征在于：所述三元原位共聚采用偶氮二异丁腈作为引发剂以及催化剂。

4.根据权利要求1所述的一种聚合物固态电解质，其特征在于：所述带苯环单体为聚二乙烯苯、1,4-二异丙烯基苯以及1-甲基-4-(1-甲基乙烯基)苯中的一种。

5.一种含聚合物固态电解质的电池制备方法，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的一种含聚合物固态电解质的电池制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，用pc作为溶剂，聚偏氟乙烯-六氟丙烯与pc的比例为7~8:1。

7.根据权利要求5所述的一种含聚合物固态电解质的电池制备方法，其特征在于：所述三元共聚反应在75℃的环境中进行。

技术总结
本发明公开了一种聚合物固态电解质及固态电池的制备方法，涉及新型电池技术领域。本发明一种聚合物固态电解质，包括聚合物基体和快离子导体陶瓷；聚合物基体包括聚偏氟乙烯‑六氟丙烯和带苯环单体；快离子导体陶瓷与聚偏氟乙烯‑六氟丙烯和带苯环单体三元原位共聚；还包括一种含聚合物固态电解质的电池制备方法，包括：S1：制备聚偏氟乙烯‑六氟丙烯溶液；S2：将快离子导体陶瓷与聚偏氟乙烯‑六氟丙烯和带苯环单体，进行三元原位共聚，形成固态电解质；S3：将步骤S2中制得的固态电解质制成扣电；一方面以实现提供一种循环性能稳定的固态电解质的目的，另一方面以实现提供一种高安全性能的电池的目的。

技术研发人员：孔东波,邵俊华,宋东亮,王亚洲,韩飞,李渠成,施艳霞,司雅楠,张利娟,李海杰,龚国斌,郭飞,闫志卫,王郝为,闫国锋
受保护的技术使用者：河南省法恩莱特新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15