[发明专利]一种耐高压含磷聚合物电解质薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种耐高压含磷聚合物电解质薄膜及其制备方法和应用，方法包括：将聚合物和有机溶剂混合，加热搅拌，得到聚合物溶液；将锂盐和含磷有机助剂混合，静置陈化，得到含磷锂盐溶液；将两种溶液混合，加热搅拌，超声脱泡、恒温水浴陈化后，得到含磷聚合物电解质浆料；含磷聚合物电解质浆料制备成膜，去除溶剂，得到耐高压含磷聚合物电解质薄膜。该耐高压含磷聚合物电解质薄膜具有高室温离子电导率、高电化学稳定窗口以及高界面兼容性。该耐高压含磷聚合物电解质薄膜可以匹配高压正极材料，具有出色的电化学稳定性，适用于高压镍钴锰‑锂金属电池、钴酸锂‑锂金属电池、锰酸锂‑锂金属电池、镍钴铝‑锂金属电池、磷酸铁锂‑锂金属电池。

技术领域

本发明属于固态电解质技术领域，尤其涉及一种耐高压含磷聚合物电解质薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

由于锂离子电池的能量密度受制于目前可选用的正负极电极材料，使得锂离子电池的能量密度的进一步提升面临很大困难。因此，开发使用安全、能量密度高的锂离子电池已成为能源存储领域迫切需要解决的问题。

采用锂金属(理论容量3860mAh/g)作为锂离子电池的负极，能够有效提升锂离子电池的能量密度，具有非常大的应用前景。然而该锂金属电池使用的是易燃易爆的液态有机电解质，容易出现热失控相关安全问题。同时，液态有机电解质与正负极界面的剧烈副反应加速了锂离子电池的容量损失。然而使用聚合物固态电解质一方面可以解决上述锂金属电池的安全性问题；另一方面，该种锂金属电池制备工艺简单，易于大规模生产，同时聚合物固态电解质兼具独特的结构强度和拉伸性能，使得锂金属电池满足能量密度高、安全稳定等性能要求。

目前所报道聚合物固态电解质主要有聚环氧乙烷及其衍生聚合物为主的聚醚体系、聚丙烯腈体系、聚碳酸酯体系、聚偏氟乙烯及其共聚物体系，其具有柔韧性好、易于进行化学改性等优点，但是其存在室温下锂离子电导率较低、电化学稳定性较弱，与商用常见的高压正极材料兼容性差等问题。

因此，现有技术仍有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耐高压含磷聚合物电解质薄膜及其制备方法和应用，旨在解决现有聚合物电解质薄膜与商用常见的高压正极材料兼容性差的问题。

第一方面，本发明提供一种耐高压含磷聚合物电解质薄膜的制备方法，其中，包括步骤：

将聚合物和有机溶剂混合，进行第一加热搅拌，得到聚合物溶液；

将锂盐和含磷有机助剂混合，进行静置陈化，得到含磷锂盐溶液；

将所述聚合物溶液与所述含磷锂盐溶液混合，进行第二加热搅拌，然后进行超声脱泡、恒温水浴陈化，得到含磷聚合物电解质浆料；

将所述含磷聚合物电解质浆料制备成膜，去除溶剂，得到所述耐高压含磷聚合物电解质薄膜。

可选地，所述聚合物选自聚环氧乙烷、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈、聚碳酸丙烯酯中的两种。

可选地，所述有机溶剂选自N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙腈、四氢呋喃、丙酮、乙醇中的至少一种。

可选地，所述聚合物和所述有机溶剂的质量比为1：(0.1-1000)。

可选地，所述锂盐选自六氟磷酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟草酸硼酸锂、高氯酸锂、三氟甲烷磺酸锂中的至少一种。

可选地，所述含磷有机助剂选自磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、二甲基磷酸甲酯、二乙基磷酸乙酯中的一种或两种。

可选地，所述锂盐和所述含磷有机助剂的质量比为1：(0.1-10)。