一种复合聚合物固态电解质材料及其制备方法和应用

• 摘要：

  本发明属于固态电解质材料的技术领域,公开了一种复合聚合物固态电解质材料及其制备方法和应用.所述复合聚合物固态电解质材料,由以下成分制备而成:聚合物电解质,锂盐,填料以及有机溶剂;所述填料为锂合金,锂合金的通式为LixM,其中M为金属或非金属元素,x≥1,锂合金为LixM中一种以上.本发明还公开了复合聚合物固态电解质材料的制备方法.本发明的复合聚合物电解质离子电导率比纯聚合物电解质高出约1个数量级;固态电解质具有优异的循环稳定性,能够取代现有锂电池中的隔膜与电解液.本发明的复合聚合物固态电解质应用于离子导体或锂离子电池领域.

• 专利类型：

  发明专利

• 申请/专利号：

  CN202010522368.X

• 申请日期：

  2020.06.10

• 公开/公告号：

  CN111883823A

• 公开/公告日：

  2020-11-03

• 发明人：

  朱敏 刘雨轩 胡仁宗 刘军

• 申请人：

  华南理工大学

• 主分类号：

  H01M10/0565(2010.01),H,H01,H01M,H01M10

• 分类号：

  H01M10/0565(2010.01),H01M10/0525(2010.01),H,H01,H01M,H01M10,H01M10/0565,H01M10/0525

• 主权项：

  1.一种复合聚合物固态电解质材料,其特征在于:由以下成分制备而成: 聚合物电解质,锂盐,填料以及有机溶剂;所述填料为锂合金;所述锂盐为锂离子电池所用的锂盐; 所述有机溶剂包括1,3-二氧戊环或2-甲基-1,3-二氧戊环中一种以上; 所述锂合金的通式为LixM,其中M为金属或非金属元素,x≥1,x为Li/M的原子比;锂合金为LixM中一种以上. 2.根据权利要求1所述复合聚合物固态电解质材料,其特征在于: 所述锂合金中M为Si、Ge或Sn. 3.根据权利要求2所述复合聚合物固态电解质材料,其特征在于:所述锂合金为Li21Si5,Li21Ge5,Li21Sn5中一种以上. 4.根据权利要求1所述复合聚合物固态电解质材料,其特征在于:所述锂盐为高氯酸锂、六氟磷酸锂或双三氟甲烷磺酰亚胺锂中的一种以上; 所述聚合物电解质为聚氧化乙烯,聚丙烯腈,聚甲基丙烯酸甲酯,聚碳酸酯或聚偏氟乙烯及其共聚物中的一种以上. 5.根据权利要求1所述复合聚合物固态电解质材料,其特征在于:所述填料的质量占聚合物电解质、锂盐与填料总质量的1％~30％; 所述聚合物电解质与锂盐的质量比为1:0.1~1:0.8; 所述有机溶剂还包括辅助溶剂,所述辅助溶剂为醚类或酯类有机溶剂, 所述有机溶剂与聚合物电解质的体积质量比为(15~30)mL:1g. 6.根据权利要求5所述复合聚合物固态电解质材料,其特征在于:所述辅助溶剂为乙二醇二甲醚、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯或二甲基甲酰胺中一种以上. 7.根据权利要求1~6任一项所述复合聚合物固态电解质材料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤: 1)在有机溶剂中,将填料、聚合物电解质与锂盐混合均匀,获得混合物; 2)将混合物成膜,获得复合聚合物电解质材料. 8.根据权利要求7所述复合聚合物固态电解质材料的制备方法,其特征在于:所述有机溶剂为主体溶剂和辅助溶剂;所述主体溶剂为1,3-二氧戊环或2-甲基-1,3-二氧戊环中一种以上;所述辅助溶剂为醚类或酯类有机溶剂;所述辅助溶剂与主体溶剂的体积比为0.1:1~5:1; 所述成膜具体是指将混合物浇筑于基板上,在无水及无氧环境下,60℃~100℃干燥6h~24h,剥离,获得膜材料. 9.根据权利要求1~6任一项所述复合聚合物固态电解质材料的应用,其特征在于:所述复合聚合物固态电解质应用于离子导体或锂离子电池领域. 10.一种锂离子电池,其特征在于:包括正极、负极和放置在正负极之间的固态电解质,固体电解质为根据权利要求1~6任一项所述复合聚合物固态电解质材料.