一种聚合物固态电解质膜及其制备方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112670566A(43)申请公布日2021.04.16(21)申请号202011528481.5C08F234/02(2006.01)(22)申请日2020.12.22C08F222/20(2006.01)C08F222/34(2006.01)(71)申请人蜂巢能源科技有限公司地址213200江苏省常州市金坛区鑫城大道8899号(72)发明人王鹏吕文彬李晓龙宋文锋陈少杰(74)专利代理机构北京远智汇知识产权代理有限公司11659代理人王岩(51)Int.Cl.H01M10/0565(2010.01)H01M10/0525(2010.01)C08F290/06(2006.01)C08F228/06(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种聚合物固态电解质膜及其制备方法和应用(57)摘要本发明提供了一种聚合物固态电解质膜及其制备方法和应用，所述固态电解质膜包括聚合物基体、锂盐和增塑剂，其中，所述聚合物基体的分子链中有4种成分：提供锂离子传输通道的主体单体，提供高压稳定性的高压稳定剂，提高聚合链柔性的柔化剂，提高机械强度的交联剂。所述聚合物固态电解质膜具有较高的锂离子电导率、优异的高压稳定性以及循环稳定性，可广泛用于聚合物全固态电池。CN112670566ACN112670566A权利要求书1/2页1.一种聚合物固态电解质膜，其特征在于，所述固态电解质膜包括聚合物基体、锂盐和增塑剂，其中，所述聚合物基体的结构如式I所示：其中R为CH2、C2H4或C3H6。2.如权利要求1所述的聚合物固态电解质膜，其特征在于，所述聚合物基体由碳酸亚乙烯酯、丙烯基‑1,3‑磺酸内酯、聚乙二醇单乙醚甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯类化合物聚合得到；优选地，所述丙烯酸酯类化合物为二丙烯酸酯类化合物、三丙烯酸酯类化合物或四丙烯酸酯类化合物中的任意一种或至少两种的组合，优选为三丙烯酸酯类化合物，进一步优选为乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。3.如权利要求1或2所述的聚合物固态电解质膜，其特征在于，所述锂盐包括双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、六氟磷酸锂、高氯酸锂或六氟砷酸锂中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述增塑剂包括丁二腈、2‑氰基乙醚、1,3,6‑己三甲腈、碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯中的任意一种或至少两种的组合。4.一种如权利要求1‑3任一项所述聚合物固态电解质膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将聚合物基体与引发剂、锂盐和增塑剂混合，得到前驱液；(2)将步骤(1)得到的前驱液涂布在无纺布基膜上，烘干后得到所述聚合物固态电解质膜。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述聚合物基体由碳酸亚乙烯酯、丙烯基‑1,3‑磺酸内酯、聚乙二醇单乙醚甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯类化合物聚合得到；优选地，所述丙烯酸酯类化合物包括二丙烯酸酯类化合物、三丙烯酸酯类化合物或四2CN112670566A权利要求书2/2页丙烯酸酯类化合物中的任意一种或至少两种的组合，优选为三丙烯酸酯类化合物，进一步优选为乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述丙烯基‑1,3‑磺酸内酯与碳酸亚乙烯酯的摩尔比为0.2～5:1；优选地，所述聚乙二醇单乙醚甲基丙烯酸酯与所述丙烯基‑1,3‑磺酸内酯和碳酸亚乙烯酯总摩尔量的比值为0.02～0.05:1；优选地，所述丙烯酸酯类化合物与所述丙烯基‑1,3‑磺酸内酯和碳酸亚乙烯酯总摩尔量的比值为0.01～0.1:1，优选为0.02～0.05:1。7.如权利要求4‑6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述引发剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰、过氧化二碳酸二乙基己酯、过硫酸钠、过硫酸铵或过硫酸钾中的任意一种或至少两种的组合。8.如权利要求4‑7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述无纺布基膜包括丙烯腈无纺布膜、聚丙烯无纺布膜、聚乙烯无纺布膜、PET无纺布膜或聚丙烯醇无纺布膜中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述烘干的温度为50～80℃，优选为60℃；优选地，所述烘干的时间为24～72h。9.如权利要求4‑8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将碳酸亚乙烯酯、丙烯基‑1,3‑磺酸内酯、聚乙二醇单乙醚甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯类化合物按比例混合形成稀溶液；(2)向步骤(1)所述稀溶液中依次加入引发剂、锂盐和增塑剂，持续搅拌成前驱液；(3)将步骤(2)得到的前驱液经涂布在无纺布基膜上，在50～80℃下烘干24～72h后得到所述聚合物固态电解质膜。10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包