[发明专利]耐高电压聚合物固态电解质膜的制备方法及锂离子电池的制备方法

说明书

本发明涉及一种耐高电压聚合物固态电解质膜的制备方法及锂离子电池的制备方法，将功能化HO‑PPG500‑OH与交联剂NCO‑PPO2300‑NCO加入氯仿中，反应第一预设时间后，倒入模具中交联成膜。合成高交联的聚合物固态电解质膜，并且在聚合物固态电解质膜中引入‑NCO与‑OH反应所形成的氨基甲酸酯基团‑NHCOO‑，氨基甲酸酯基团‑NHCOO‑有着高介电常数和极化密度，以及整个聚合物固态电解质膜体系内形成强大的氢键体系，使得利用此聚合物固态电解质膜制得的电解质的电化学稳定窗口可达5V，电化学稳定性和机械性能有着显著的提升，在锂离子体系储能领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及绿色储能技术领域，特别涉及一种耐高电压聚合物固态电解质膜的制备方法及锂离子电池的制备方法。

背景技术

锂离子电池在诸多方面都展示了广阔的发展应用前景和巨大的经济利益，被认为是最好的电动汽车动力电源方案。但随着人们对电动汽车需求的不断提升，对锂离子电池的能量密度等方面有了更高的要求，发展更高能量密度的电池体系显得极为迫切。然而，当前传统锂离子电池中应用的非水系电解液在高电压下分解的问题极大的限制了高电压锂离子电池的使用。在高电压锂离子电池中，商业有机电解液很难在高于4.3V以上的工作电压下保持电化学稳定，并且在高电压充电过程中，商业有机电解液在与电极表面接触的界面受到过渡金属离子的催化作用持续分解，形成过厚的钝化层，最终导致电池性能大大降低。聚合物电解质具备较高的安全性、优越的外形设计灵活性以及更高的质量比能量，能有效解决上述传统电解液使用所带来的问题，成为新一代锂离子电池研究的热点。

电解质作为电池的重要组成部份，在正、负极之间起着输送离子传导电流的作用，选择合适的电解质也是获得高能量密度、功率密度、长循环寿命和安全性能良好的锂离子电池的关键。电池的初始充放电容量由于碳负极材料和电解质的组合不同而有相当大的差异，尽管有很多有机物、无机物和锂盐能够组成电解质，但真正能在锂离子电池中应用的并不多。

从实用角度出发，锂离子电池的电解质必须满足以下几点基本要求。

a.离子电导率：电解质必需具有良好的离子导电性而不能具有电子导电性。一般温度范围内，离子电导率要达到10^-4～2×10^-3S/cm数量级之间。

b.锂离子迁移数：阳离子是运载电荷的重要工具。高的离子迁移数能减小电池在充、放电过程中电极反应时的浓度极化，使电池产生高的能量密度和功率密度。较理想的锂离子迁移数应该接近于1。

c.稳定性：电解质一般存在两个电极之间，当电解质与电极直接接触时，不希望有副反应发生，这就需要电解质有一定的化学稳定性。为得到一个合适的操作温度范围，电解质必须具有好的热稳定性。另外，电解质必须有一个0～5V的电化学稳定窗口，以满足高电位电极材料充放电电压范围内电解质的电化学稳定性和电极反应的单一性。

发明内容

本发明目的是提供一种耐高电压聚合物固态电解质膜的制备方法及锂离子电池的制备方法，提高电解质的电化学稳定窗口，使其耐高电压。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种耐高电压聚合物固态电解质膜的制备方法，将功能化HO-PPG500-OH与交联剂NCO-PPO2300-NCO加入氯仿中，反应第一预设时间后，倒入模具中交联成膜。

本发明的有益效果是：合成高交联的聚合物固态电解质膜，并且在聚合物固态电解质膜中引入-NCO与-OH反应所形成的氨基甲酸酯基团-NHCOO-，氨基甲酸酯基团-NHCOO-有着高介电常数和极化密度，以及整个聚合物固态电解质膜体系内形成强大的氢键体系，使得利用此聚合物固态电解质膜制得的电解质的电化学稳定窗口可达5V，电化学稳定性和机械性能有着显著的提升，在锂离子体系储能领域具有广泛的应用前景。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。