[发明专利]一种全固态聚电解质薄膜及其制备和应用方法

权利要求书

1.一种全固态聚电解质薄膜，其特征在于，该全固态聚电解质膜是通过聚乙烯醇缩甲醛或其同系物与硼酸、草酸、锂盐在有机溶剂体系中逐步反应，形成以聚乙烯醇缩醛为主链、单草酸硼酸锂结构接枝在聚合物分子链上的全固态聚电解质薄膜，其化学交联的结构如下： 

。

2.根据权利要求1所述的全固态聚电解质薄膜，其特征在于，聚乙烯醇缩甲醛或其同系物的结构式中R为氢原子或碳原子数为1-13的脂肪族或芳香族化合物中的全缩醛化物或半缩醛化物中的至少1种。 

3.根据权利要求1所述的基于聚乙烯醇缩甲醛或其同系物的全固态聚电解质薄膜，其特征在于，聚乙烯醇缩甲醛或其同系物的分子量为50000-300000，醇解度为70%-99%。 

4.一种全固态聚电解质薄膜的制备方法，其特征在于，该全固态聚电解质薄膜的制备经过下述工艺步骤： 

（1）将聚乙烯醇缩甲醛或其同系物按照1:5-1:20的比例溶解于有机溶剂，配制成均质溶液； 

（2）向上述配制的均质溶液中加入硼酸，达到聚乙烯醇缩甲醛或其同系物中的羟基与硼酸中硼的摩尔比为：0.5:1-5:1，并在50℃-90℃充分搅拌使其溶解； 

（3）向上述配制的均质溶液中加入草酸和锂盐，体系中硼酸与锂盐、草酸的摩尔比达到硼原子:锂原子:草酸=2:1:2，并在70℃-120℃充分搅拌使其溶解； 

（4）将上述步骤配制而成的溶液均匀涂覆后，干燥得到全固态聚电解质膜。 

5.根据权利要求4所述的全固态聚电解质薄膜的制备方法，其特征在于，锂盐是选自以下含锂的无机化合物或有机化合物中的其中一种：氢氧化锂、硫酸锂、碳酸锂、草酸锂、甲基锂、乙基锂、正丁基锂、仲丁基锂、叔丁基锂。 

6.根据权利要求4所述的全固态聚电解质薄膜的制备方法，其特征在于，有机溶剂是选自以下物质的至少一种：碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸亚乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸二甲酯、亚硫酸二乙酯、γ-丁内酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、四氢吡喃、二氧戊环、1,2-二甲氧基乙烷、二乙二醇二甲醚、乙腈、二甲亚砜、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、环丁砜、二甲基砜。 

7.根据权利要求4所述的全固态聚电解质薄膜的制备方法，其特征在于，所述的干燥步骤为在50℃-120℃下进行鼓风干燥或真空干燥。 

8.一种根据权利要求1所述的全固态聚电解质薄膜在锂离子电池上的使用方法，其特征在于，该锂离子电池采用了权利要求1所述的全固态聚电解质薄膜，不需要传统锂离子电池中隔膜部件与液态电解质，机械强度20-40MPa，电化学稳定窗口2-7V vs.Li/Li⁺，离子电导率10^-6S/cm-10^-4S/cm。