[发明专利]一种固态锂离子电池用电解质膜及其制备方法

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体为一种固态锂离子电池用电解质膜及其制备方法，包括聚烯烃膜层和涂层，所述涂层由聚醚砜‑聚氧化乙烯共聚物、锂盐、稀土掺杂MOF、溶剂制成，本发明所制备的电解质膜具有较高的离子电导率和良好的力学性能，且随着温度的升高，离子电导率也随之增大。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体为一种固态锂离子电池用电解质膜及其制备方法。

背景技术

近年来，锂离子电池作为新能源汽车的主动力来源，夏季高温天气下，电动汽车自燃现象频发，严重危机到驾乘人员及行人安全，现阶段，电动汽车电池中锂离子电池电解质均是液态，液态电解质中85％以上的是有机溶剂，这些有机溶剂极易燃烧，一旦电池发生热失控，将引起有机溶剂燃烧。

学者们提出了两种解决锂电池安全性的技术方案，一种是离子液体作为电解质，一种是固态电池。然而，离子液体由于电导率低、粘度大，目前还不适合商业化生产；固态电池由于离子电导率低，生产成本高，也还属于起步阶段，现阶段各文献报道的固态电解质的离子电导率一般都远低于液体电解质，严重影响了固态电池的性能。

发明内容

发明目的：针对上述技术问题，本发明提供了一种固态锂离子电池用电解质膜及其制备方法。

所采用的技术方案如下：

一种固态锂离子电池用电解质膜，包括聚烯烃膜层和涂层，所述涂层由以下原料制成：

聚醚砜-聚氧化乙烯共聚物、锂盐、稀土掺杂MOF、溶剂。

进一步地，所述涂层由以下重量份数的原料制成：

聚醚砜-聚氧化乙烯共聚物14-18份、锂盐1-1.5份、稀土掺杂MOF0.1-0.3份、溶剂25-30份。

进一步地，所述聚醚砜-聚氧化乙烯共聚物的制备方法如下：

S1：将聚氧化乙烯升温至50-60℃，搅拌至其熔融后滴加二氯亚砜，滴毕后升温至80-85℃反应4-6h，再升温至150-160℃反应1-2h，将过量的二氯亚砜负压抽除后，产物干燥得到氯封端聚氧化乙烯；

S2：惰性气体保护下，将4,4’-二氯二苯砜、氯封端聚氧化乙烯、双酚A、碳酸钾、N,N-二甲基乙酰胺混合均匀后，再滴加甲苯，滴毕后升温至140-150℃反应4-6h，期间用分水器收集蒸出的水，再升温至160-165℃反应20-25h，反应结束后降温至70-80℃，然后将反应物缓慢倒入去离子水中，析出的固体过滤后用水洗涤烘干即可。

进一步地，4,4’-二氯二苯砜、氯封端聚氧化乙烯、双酚A的摩尔比为5.5-5.7：1：6.5-6.7。

更进一步地，4,4’-二氯二苯砜、氯封端聚氧化乙烯、双酚A的摩尔比为5.65：1：6.65。

进一步地，所述稀土掺杂MOF的制备方法如下：

惰性气体保护下，将硝酸锌、对苯二甲酸、稀土硝酸盐、DMF加入水热反应釜中，搅拌均匀后，升温至140-150℃反应24-28h，恢复室温后过滤，所得固体DMF洗涤后烘干即可。

进一步地，所述稀土硝酸盐为硝酸镧和/或硝酸铈。

进一步地，所述硝酸锌、对苯二甲酸、稀土硝酸盐的摩尔比为2：1：0.05-0.1。

进一步地，所述锂盐为四氟铝酸锂或三氟甲基磺酸锂。

本发明还提供了一种固态锂离子电池用电解质膜的制备方法：

将聚醚砜-聚氧化乙烯共聚物、锂盐、稀土掺杂MOF加入溶剂中，超声振荡下搅拌100-120min后之后，在涂布机上将所得浆料涂覆在聚烯烃膜上，先于60-65℃真空干燥1-2h，再于60-65℃鼓风干燥4-6h，最后再60-65℃真空干燥4-6h即可。