[发明专利]凝胶电解质膜及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种凝胶电解质膜及其制备方法和应用。按照质量份数计，制备凝胶电解质膜的原材料包括如下组分：100份的聚合物基材、10份～30份的增强剂、10份～40份的锂盐、1份～5份的偶联剂、2份～10份的润滑剂、2份～10份的增塑剂以及1份～5份的交联剂；其中，聚合物基材包括按照质量份数计的如下组分：60份～100份的尼龙、0份～30份的聚醚、0份～20份的聚砜以及0份～50份的聚环氧乙烷。本发明精选特定的上述原材料以特定配比进行合理组合，制备得到的凝胶电解质膜具有较高的安全性和力学强度，能够抑制锂枝晶的生长。与固态电解质膜相比，本发明的上述原材料制备得到的凝胶电解质膜还能够有效改善离子电导率和界面电阻。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种凝胶电解质膜及其制备方法和应用。

背景技术

随着高性能储能设备的需求不断增长，能源领域特别是锂离子电池吸引了人们的广泛关注。锂电池从移动电子设备到动力汽车，甚至大型储能装置，都开始有所应用。伴随着人类社会的发展和科学技术的进步，人们对锂离子电池提出了更高的要求，不仅需要高功率和大容量，安全性也是最为重要和急需解决的关键问题。普通的锂离子电池由于用的是液态电解质，其都会含有低闪点、低燃点的有机溶剂，非常容易燃烧和发生爆炸，电池在短路、过充、受热或者受猛烈撞击等极端情况下极易发生燃烧甚至爆炸，这样将会使锂离子电池的生产、运输和使用产生很多安全隐患，从而制约了其在某些领域特别是在电动汽车领域的推广应用。

尽管全固态聚合物锂离子电池可以解决传统锂离子电池的安全问题，但目前的固态电解质材料有很多局限性，如有机固态电解质材料离子电导率很低、机械性能较差、不耐高温、容易被锂枝晶穿透，无机固体电解质材料加工难、界面阻抗大等问题，很难做出符合要求的电解质膜，这都限制了它们在未来锂离子电池中的应用。

发明内容

基于此，有必要针对如何抑制锂枝晶生长的问题，提供一种能够抑制锂枝晶的生长的凝胶电解质膜及其制备方法和应用。

一种凝胶电解质膜，按照质量份数计，制备所述凝胶电解质膜的原材料包括如下组分：

其中，所述聚合物基材包括按照质量份数计的如下组分：

本发明精选特定的上述原材料以特定配比进行合理组合，制备得到的凝胶电解质膜具有较高的安全性和力学强度，能够抑制锂枝晶的生长。与固态电解质膜相比，本发明的上述原材料制备得到的凝胶电解质膜还能够有效改善离子电导率和界面电阻。

在其中一个实施例中，所述聚合物基材包括按照质量份数计的如下组分：

尼龙 60份～80份；

聚醚 20份～30份；以及

聚砜 10份～20份。

在其中一个实施例中，所述聚合物基材包括按照质量份数计的如下组分：

尼龙 60份～80份；

聚砜 10份～20份；以及

聚环氧乙烷 10份～20份。

在其中一个实施例中，所述聚合物基材包括按照质量份数计的如下组分：

在其中一个实施例中，所述尼龙选自PA6T、PA9T、PA10T、PA11T、PA12T、PA46和PA66中的至少一种；和/或

所述聚醚选自PPS和PPO中的至少一种；和/或

所述聚砜选自PSU、PPSU和PES中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述增强剂选自纳米碳酸钙、纳米二氧化硅与滑石粉中的至少一种；和/或