[发明专利]一种以水滑石层堆积的锂电池聚合物电解质及制备方法

说明书

本发明涉及以水滑石层堆积的锂电池聚合物电解质及制备方法，属于锂电池技术领域。本发明解决技术问题是提供以水滑石层堆积的锂电池聚合物电解质的制备方法。该方法包括如下步骤：将水滑石加热，使水滑石表面积增加；将甲基丙烯酸甲酯溶于乙醇溶液中，再加入锂盐和表面积增加的水滑石，超声分散5～10min，得到电解质前驱体溶液；在电解质前驱体溶液中加入引发剂，搅拌反应100～300min后过滤，取固体，洗涤干燥，得到锂电池聚合物电解质。本发明方法制备得到的锂电池聚合物电解质，能够有效抑制聚合物结晶，提高无定形区域，增大体系中载离子浓度，并且具有优异的耐热稳定性。且制备方法简单，成本低廉，可适用于大规模的工业化生产。

技术领域

本发明涉及以水滑石层堆积的锂电池聚合物电解质及制备方法，属于锂电池技术领域。

背景技术

锂离子电池（以下简称锂电池）作为一种高效的储能器件，具有能量密度高、电压高、输出功率大、自放电小、工作温度宽、无记忆效应和环境友好等优点，广泛应用在手机、电动车、笔记本电脑、轨道交通、大规模储能和航空航天领域。锂电池主要由正负极以及电解质组成，电解质是锂电池中必不可少的组成部分，不仅承担着正、负电极间离子传输的作用，而且在电池比能量密度、安全性、循环稳定性、大倍率性能和成本造价等方面起着至关重要的作用。

传统的锂电池所用的电解质多为有机液态电解液。采用有机液体电解质的传统锂离子电池在服役过程中，有机液体电解质会出现挥发、干涸、泄露的现象，严重影响电池寿命，严重的是传统锂离子电池在过度充电、内部短路等异常情况下会导致电解液发热而引发自燃甚至爆炸等安全事故。全固态锂电池中的固体电解质具有有不挥发，不可燃的特点，安全性能优异。因此，以固体电解质代替液体电解质的全固态锂电池是解决锂离子电池安全性问题的根本途径。

近些年，固体电解质用于锂离子电池得到了迅速的发展。其中，固体聚合物电解质具有质轻、成膜性好、黏弹性和稳定性好的特点，非常适合用作锂离子电池电解质。申请号为201710206478.3的发明专利公开了一种固态锂电池聚合物电解质及制备和应用。该专利中电解质氟代烷氧基三氟硼酸锂盐，聚碳酸酯类聚合物，多孔支撑材料，其制备为将锂盐、碳酸酯类聚合物按照一定比例溶于溶剂中，在多孔支撑材料上制膜，再经真空干燥，得到固态聚合物电解质材料。其厚度为20～100μm；离子电导率为1×10^-7～9×10^-3 S/cm；工作温度范围为-10～150℃，电化学窗口大于5.0V。与传统的聚合物电解质相比，该类聚合物电解质具有高离子电导率、宽电化学窗口、宽温度工作范围等优点。

申请号为201610249783.6的发明专利申请公开了一种由环氧化合物原位开环聚合制备全固态聚合物电解质的制备方法以及在全固态锂电池中应用。采用液态的环氧基化合物、锂盐和电池添加剂等为前驱体，注入电池正负极片之间，然后在加热条件下，原位聚合固化成全固态电解质及得到全固态电池。该聚合物全固态电解质由于采用原位共聚方法制备，使固态电解质与电极之间具有很好的接触，极大的提高了固态电池的界面相容性，减少了固态电池界面润湿和修饰的环节，降低了固态电池的制造成本，提高了固态电池的性能。

申请号为201710402552.9的发明专利公开了一种锂离子电池固态电解质材料。该固态电解质材料，是由硼氢化锂和氢化镁混合而成的复合氢化物材料，硼氢化锂和氢化镁的摩尔比为8:1～1:8；锂离子电池固态电解质材料的室温离子导体的电导率大于或等于10^-7Scm^-1；锂离子电池固态电解质材料的低温电导率为10^-7～10^-8Scm-1；锂离子电池固态电解质材料的窗口电位大于3V；该锂离子电池固态电解质材料的制备方法，按照下述步骤进行：在隔绝空气条件下且在惰性气体保护下，按比例将硼氢化锂与氢化镁置于球磨罐中球磨均匀。该电池固态电解质材料，具有优异的低温电导率，可以用来代替有机液相电解质材料，消除金属离子电池大规模应用过程中的安全隐患，安全性佳，且电化学稳定性和化学稳定性高。