[发明专利]单离子导体聚合物全固态电解质及包含其的锂二次电池

权利要求书

1.一种单离子导体聚合物全固态电解质，其特征在于：包括聚阴离子锂盐、基体有机聚合物和无机填料；

所述聚阴离子锂盐具有如通式Ⅰa、Ⅰb、Ⅰc、Ⅰd、Ⅰe、Ⅰf所示的结构：

聚阴离子锂盐是Ⅰa、Ⅰb、Ⅰc、Ⅰd、Ⅰe、Ⅰf中的一种或多种，其中m的取值为1000～5000。

2.按照权利要求1所述单离子导体全固态聚合物电解质，其特征在于：所述单离子导体全固态聚合物电解质的厚度为20～100μm，室温离子电导率为2×10^-4～1.2×10^-3S/cm，电化学窗口为2.8-5.0V。

3.按照权利要求1所述单离子导体全固态聚合物电解质，其特征在于：所述的聚阴离子锂盐分别是由含有不饱和双键的锂盐单体Ⅱa、Ⅱb、Ⅱc、Ⅱd、Ⅱe、Ⅱf经过自由基双键聚合得到的，锂盐单体Ⅱa、Ⅱb、Ⅱc、Ⅱd、Ⅱe、Ⅱf具有如下式所示的结构：

4.按照权利要求1所述单离子导体全固态聚合物电解质，其特征在于，所述基体有机聚合物为：聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸亚乙烯酯、聚乙酸乙烯酯及含有不饱和双键的聚氧乙烯醚中的一种，其中所述的聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸亚乙烯酯、聚乙酸乙烯酯分别是由甲基丙烯酸甲酯、碳酸亚乙烯酯、乙酸乙烯酯单体经原位聚合形成。

5.按照权利要求4所述单离子导体全固态聚合物电解质，其特征在于：所述含有不饱和双键的聚氧乙烯醚是烯丙醇聚氧乙烯醚、甲基烯丙醇聚氧乙烯醚、异戊烯醇聚氧乙烯醚以及季戊四醇三烯丙醚聚氧乙烯醚中的一种，其结构分别如Ⅲa、Ⅲb、Ⅲc及Ⅲd所示：

6.按照权利要求1或4所述单离子导体全固态聚合物电解质，其特征在于：聚阴离子锂盐单体和基体有机聚合物单体混合后，加入过氧化二苯甲酰引发剂，形成共聚体，共聚体与无机填料共同组成单离子导体全固态聚合物电解质，所述共聚体具有如式Ⅳa、Ⅳb、Ⅳc、Ⅳd、Ⅳe、Ⅳf、Ⅳg、Ⅳh、Ⅳi、Ⅳj所示的结构：

其中，m的取值是1000～5000，n的取值是10000～50000，k的取值是1000～5000，j的取值是1000～5000，x的取值是2000～2500。

7.按照权利要求1所述单离子导体全固态聚合物电解质，其特征在于：所述无机填料为二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝、氧化锆、氮化硅、硅藻土、蒙脱土和高岭土中的一种。

8.按照权利要求1所述单离子导体全固态聚合物电解质，其特征在于，按质量百分含量计，所述单离子导体聚合物全固态电解质的组成如下：聚阴离子锂盐30％；基体有机聚合物60％；无机填料10％。

9.一种权利要求1所述单离子导体全固态聚合物电解质的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

a)将含有不饱和双键的锂盐单体溶解在基体有机聚合物单体中，并加入占总量质量分数0.5％的过氧化二苯甲酰引发剂，形成均一的预聚单体溶液；

b)在所得预聚单体溶液中加入无机填料，搅拌分散，形成均匀的湿润的电解质复合浆料；

c)将上述浆料涂敷于锂二次电池的正负极极片之间，并通过卷绕、热压合、静置使无机填料吸附的预聚体溶液与正负极极片充分浸润并被吸收；

d)将卷绕的电芯装入铝塑膜并放入烘箱中，在70℃～80℃条件下烘烤；引发剂过氧化二苯甲酰分解引发锂盐单体和基体有机聚合物单体溶剂的自由基共聚，形成原位聚合的含有聚阴离子锂盐的全固态电解质。

10.一种含有权利要求1所述单离子导体全固态聚合物电解质的全固态锂二次电池，包括正极、负极、介于正负极间的电解质，其特征在于：所述电解质为单离子导体全固态聚合物电解质；

其中：正极活性材料为钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸铁锰锂、锰酸锂、镍锰酸锂、三元材料、硫、硫复合物、硫酸铁锂、锂离子氟磷酸盐、锂钒氟磷酸盐、锂铁氟磷酸盐、锂锰氧化物中的一种；

负极活性材料为金属锂、金属锂合金、石墨、硬碳、二硫化钼、钛酸锂、石墨烯、氧化锑、锑碳复合材料、锡锑复合材料、锂钛氧化物中的一种。