[发明专利]一种锂离子电池固态电解质的制备方法

说明书

本发明提供了一种锂离子电池固态电解质的制备方法，包括以下步骤，(一)将聚合物、锂盐和稳定剂分别溶解在有机溶剂中，混合均匀后得到混合液；(二)将混合液滴加到聚四氟乙烯片上，形成电解质膜；(三)所述的电解质膜干燥后得到所述的锂离子电池固态电解质。本发明的锂离子电池固态电解质的制备方法，通过简单的合成方法制备了含氟锂盐的固态电解质，具有较好的电化学稳定性；将(S‑(三氟甲基)‑N‑((三氟甲基磺酰基)亚磺酰)(全氟丁基磺酰)亚胺锂(Li[sTNFSI])作为锂盐加入到电解质中，科学调配聚合物、锂盐、稳定剂和有机溶剂等组成，有效降低电解质与正极和负极之间的界面阻抗，提高活性材料的利用率，从而进一步提升离子电导率等相关性能。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体地说，涉及一种锂离子电池固态电解质的制备方法。

背景技术

本部分的描述仅提供与本发明公开相关的背景信息，而不构成现有技术。

随着社会的快速发展，以及世界人口的不断增长，对可持续能源的需求也是日益增大的。锂离子电池(Lithium-ion batteries,LIBs)是一种能量存储/转换系统，不仅可以存储太阳能等可再生能源，还可以在电网过剩时存储电能。锂电池由于具有高能量密度和良好的循环稳定性在业界引起了广泛的关注。目前石墨负极的能量已经远远不能满足人们对动力电池的需求，尽管国家已经颁布了各种发展目标(400～500Wh/kg)，但是实际的能量密度与目标还是相差甚远的。所以，新一代动力电池的发展仍然需要质的革新。

尽管电解液具有较高的离子电导率，但是由于潜在的安全问题，即电极与电解液极其易燃，因此在电网储能中锂电池应用的放大技术遇到了障碍。而降低能量密度以换取电池安全的解决方案却很难被业界接受。以一种不易燃的形式(例如固态/准液态)重新配制电解质成为了更具吸引力的解决方案。然而，低离子电导率和界面问题等阻碍了固态电池的应用。目前准固态锂电池的发展被视为电池领域的真正突破，正在成为更具吸引力的研究方案。

固态聚合物电解质(Solid polymer electrolytes，SPEs)以其良好的安全性和柔韧性等优点，引起了学术界和产业界的广泛关注，不仅用于二次锂电池体系，在其他电化学设备，如超级电容器、传感器等领域也具有广阔的应用前景

在目前研究的各类电解质锂盐中，磺酰亚胺类锂盐具有突出的优点。双三氟甲烷磺酰亚胺锂(Lithium bis((trifluoromethyl)sulfonyl)azanide,LiTFSI)就是其中具有代表性的锂盐，其柔性阴离子具有对聚氧化乙烷(Polyethylene oxide,PEO)类高结晶度的高分子较好的增塑作用，可以有效地延缓结晶的动力学过程，因而在固体聚合物电解质(Solid polymer electrolyte,SPE)的研究被广泛采用。但是其合成较为烦琐，且对电池的铝集电器有腐蚀作用。聂进等人通过二氯磺酰亚胺与不同的醇、酚反应合成了一类新型多氟烷(酚)氧基取代氮超酸，进而制得多氟烷(酚)氧基取代磺酰亚胺锂盐，并采用二元醇、酚通过缩合聚合制得一系列聚合物锂盐。在液体电解质中的初步研究表明，这些新型锂盐电解质抗氧化电位高于5V(vs.Li⁺/Li)，显示出较好的应用前景。

本发明以传统的高分子量半结晶性聚氧化乙烷(PEO)为高分子母体，对所制备的含氟锂盐在全固态聚合物电解质中的基本性能进行了研究。通过对电解质体系的离子导电性能，化学电化学稳定性以及固态电池等性能的测定，系统研究了不同的锂盐对电解质性能的影响。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供锂离子电池固态电解质的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种锂离子电池固态电解质的制备方法，包括以下步骤，