一种有机-无机复合固态电解质膜及其制备方法和应用其的全固态锂电池.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CN113903983A(43)申请公布日2022.01.07(21)申请号202111001020.7(22)申请日2021.08.30(71)申请人澳门大学地址中国澳门氹仔大学大马路(72)发明人洪果王立通(74)专利代理机构广州三环专利商标代理有限公司44202代理人肖宇扬(51)Int.Cl.H01M10/056(2010.01)H01M10/052(2010.01)权利要求书1页说明书8页附图3页(54)发明名称一种有机-无机复合固态电解质膜及其制备方法和应用其的全固态锂电池(57)摘要本发明的目的在于提供一种有机‑无机复合固态电解质膜及其制备方法和应用其的全固态锂电池，该有机‑无机复合固态电解质膜由有机聚合物、锂盐、氟化铝颗粒混合后经浇筑和热压制备而成；有机聚合物选自聚环氧乙烷、聚偏二氟乙烯、聚偏氟乙烯‑六氟丙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚1,3二氧戊环中的一种或几种。该有机‑无机复合固态电解质膜兼具高离子电导率和界面保护作用，将其应用于全固态锂电池中，能够使锂离子电池具有优异的循环和倍率性能。CN113903983ACN113903983A权利要求书1/1页1.一种有机‑无机复合固态电解质膜，其特征在于，由有机聚合物、锂盐、氟化铝颗粒混合后经浇筑和热压制备而成；所述有机聚合物选自聚环氧乙烷、聚偏二氟乙烯、聚偏氟乙烯‑六氟丙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚1,3二氧戊环中的一种或几种。2.如权利要求1所述的有机‑无机复合固态电解质膜，其特征在于，按摩尔比计算，所述锂盐：所述有机聚合物＝10～20:1。3.如权利要求1所述的有机‑无机复合固态电解质膜，其特征在于，按质量比计算，所述氟化铝颗粒占所述有机‑无机复合固态电解质膜总质量的2％～30％。4.如权利要求1所述的有机‑无机复合固态电解质膜，其特征在于，所述锂盐选自双草酸硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、高氯酸锂、二氟草酸硼酸锂、(氟磺酰)(三氟甲基磺酰)亚胺锂中的一种或几种。5.如权利要求1所述的有机‑无机复合固态电解质膜，其特征在于，所述氟化铝颗粒的粒径不超过300nm。6.如权利要求1所述的有机‑无机复合固态电解质膜，其特征在于：其厚度为90～300μm。7.一种如权利要求1所述的有机‑无机复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将所述氟化铝颗粒、所述有机聚合物、所述锂盐和有机溶剂通过超声混合、加热搅拌至成为混合均匀的溶液；(2)将所述混合均匀的溶液浇筑，后在加热、加压的条件下制备成型，得到所述有机‑无机复合固态电解质膜。8.如权利要求7所述的有机‑无机复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于，所述加热温度为50～90℃，所述加压压力为5～20MPa。9.一种全固态锂电池，其特征在于，包括如权利要求1～6任一项所述的有机‑无机复合电解质膜。10.如权利要求9所述的全固态锂电池，其特征在于，其正极材料为磷酸铁锂、钴酸锂和NCM三元正极材料中的任意一种；其负极为金属锂负极。2CN113903983A说明书1/8页一种有机‑无机复合固态电解质膜及其制备方法和应用其的全固态锂电池技术领域[0001]本发明属于锂电池技术领域，尤其涉及一种有机‑无机复合固态电解质膜及其制备方法和应用其的全固态锂电池。背景技术[0002]目前锂离子电池普遍使用传统的液态电解质，液态电解质拥有较高的室温离子电导率，但其加工密封困难，在使用过程中存在包装容易受损、过充和锂离子沉积不均匀易生成锂枝晶等情况，导致漏液、爆炸和内部短路等相关的安全问题。另外金属锂会与电解液自发反应形成固态电解质界面膜(SEI)，该层膜在充放电循环中随负极体积膨胀不断破损和修复，导致金属锂和电解质的持续消耗，降低锂金属电池的库仑效率和循环寿命。为了使锂离子电池具有更高的能量密度和更高的安全性，全固态锂电池成为重要的研究方向。[0003]在各种固态电解质中，聚合物电解质因其令人满意的机械性能、良好的可加工性以及能够在当前锂离子设备上通过可扩展的工艺生产而极具优势。然而，在实际应用过程中聚合物固态电解质仍存在许多问题，如离子电导率低、电极/电解质界面不良的副反应导致全固态锂电池循环稳定性和倍率性能较差。常见的方法是设计新型锂盐，聚合物共混或接枝或加入无机填料组成有机‑无机复合固态电解质。但由于锂金属超高活性，在电解质和锂金属界面处的仍会发生不良副反应。因此，如何设计高离子电导率和优异界面稳定性有机‑无机复合固态电解质仍有待研究。发明内容[0004]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于原位界面反应生成富氟化锂界面的有机‑无机复合固态电解质膜及其制备方法和应用其的全固态锂电池，该固态电解质膜兼具高离子电导率和界面保护