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一种基于聚偏氟乙烯和强碱的固态电解质薄膜及其制备方法


技术摘要:
本发明提供了一种基于聚偏氟乙烯和强碱的固态电解质薄膜,其包括以下组分:固体的聚偏氟乙烯、有机溶剂、锂盐和强碱。该固态电解质薄膜的制备方法包括以下制备步骤:1)将聚偏氟乙烯加入有机溶剂中,搅拌30‑60分钟,得到第一溶液;2)将锂盐和强碱固体加入第一溶液中,  全部
背景技术:
发展新能源汽车产业是我国重要的国家战略,新能源汽车目前采用锂离子电池为 其提供动力。锂离子电池中包含有液态的、容易流动的、易燃烧的基于有机溶液的电解质。 在电池的充放电过程中,内短路容易引发电池的能量在极短时间内全部释放出来,产生大 量的热能,进而点燃液态的电解液,引发安全事故。在此背景下,基于固态的、不可流动的、 不易燃的固态电解质的固态锂离子电池被相信可以从根本上解决新能源汽车车的安全性 问题,是公认的下一代锂离子电池。 固态电池的核心部件是固态电解质。固态电解质需要具有较高的室温离子电导 率,很好的化学稳定性,不与电池的正负极材料发生反应,同时应该拥有较低的制造成本, 以满足大规模生产的需求。
技术实现要素:
本发明提供了一种基于聚偏氟乙烯和强碱的固态电解质薄膜及其制备方法,其采 用了一种新的方式提高聚合物的离子电导率,这种方式不依赖于聚合物结晶度的降低,而 是通过聚合物与强碱基团之间的相互作用,产生新的锂离子结合位点,通过调节聚合(聚偏 氟乙烯)、强碱、锂盐三种物质的比例,可以在复合物中获得浓度可调节的锂离子位点空穴, 进而产生离子电导通道。这种离子电导的机理不同于传统的聚合物的链段摆动机理,而是 更加类似于金属氧化物和硫化物中的传输机理,具有比传统聚合物高出几个数量级的离子 导电率。 为此,一方面,本发明提供了一种基于聚偏氟乙烯和强碱的固态电解质薄膜,其包 括以下组分:固体的聚偏氟乙烯、有机溶剂、锂盐和强碱; 聚偏氟乙烯和有机溶剂的质量比为(5~20)∶(80~95);且聚偏氟乙烯和有机溶剂 组成第一溶液; 锂盐、强碱和第一溶液的质量比为(0.03~3)∶(5~20)∶(80~95)。 进一步地,上述的聚偏氟乙烯摩尔质量为20000-2000000g/mol。 进一步地,上述有机溶液的种类为丙酮,乙腈,四氢呋喃,N-N-二甲基甲酰胺,N-N- 二甲基乙酰胺,N-N-二甲基丙酰胺,N-甲基吡咯烷酮,磷酸三甲酯,磷酸三乙酯中的一种或 多种混合物。 进一步地,上述锂盐为六氟磷酸锂,双三氟甲烷磺酰亚胺锂,四氟硼酸锂,二草酸 硼酸锂,双氟磺酰亚胺锂中的一种或几种。 进一步地,上述强碱为二甲胺,二乙胺,四丙基氢氧化铵,四乙基氢氧化铵,四甲基 氢氧化铵,氨水,氢氧化钠,氢氧化锂,氢氧化钾中的一种或几种。 3 CN 111600068 A 说 明 书 2/5 页 进一步地,上述的一种基于聚偏氟乙烯和强碱的固态电解质薄膜的制备方法包括 以下制备步骤: 1)将聚偏氟乙烯加入有机溶剂中,搅拌30-60分钟,得到第一溶液; 2)将锂盐和强碱固体加入第一溶液中,搅拌10-20分钟,得到第二溶液; 3)将第二溶液均匀涂敷在基底表面,置于至少90℃的鼓风烘箱中,烘烤30-60分 钟,随后从基底上揭下并得到固态电解质薄膜。 本发明所提供的一种基于聚偏氟乙烯和强碱的固态电解质薄膜及其制备方法,其 采用了一种新的方式提高聚合物的离子电导率,这种方式不依赖于聚合物结晶度的降低, 而是通过聚合物与强碱基团之间的相互作用,产生新的锂离子结合位点,通过调节聚合(聚 偏氟乙烯)、强碱、锂盐三种物质的比例,可以在复合物中获得浓度可调节的锂离子位点空 穴,进而产生离子电导通道。这种离子电导的机理不同于传统的聚合物的链段摆动机理,而 是更加类似于金属氧化物和硫化物中的传输机理,具有比传统聚合物高出几个数量级的离 子导电率。 因此,本发明所提供的一种基于聚偏氟乙烯和强碱的固态电解质薄膜及其制备方 法相较于现有技术具有室温下高离子电导率和良好的机械强度的优点。 附图说明 图1为一种基于聚偏氟乙烯和强碱的固态电解质薄膜中固态电解质和传统聚合物 电解质电导率的对比图。 图2为一种基于聚偏氟乙烯和强碱的固态电解质薄膜中使用固态电解质的磷酸铁 锂的充放电曲线图。
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