(19)中华人民共和国国家知识产权局
| (12)发明专利说明书 | |
| (10)申请公布号 CN 103647107 A (43)申请公布日 2014.03.19 |
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(21)申请号 CN201310615164.0
(22)申请日 2013.11.28
(71)申请人 中国东方电气集团有限公司
地址 610036 四川省成都市金牛区蜀汉路333号
(72)发明人 黄兴兰 王睿 谢皎 阮晓莉 王荣贵
(74)专利代理机构 成都天嘉专利事务所(普通合伙)
代理人 张吉
(51)Int.CI
H01M10/0565
H01M10/058
(54)发明名称
(57)摘要
本发明涉及微球状结构的全固态锂离子电池隔膜及其制备方法，属于锂电池制造技术领域。本发明所要解决的技术问题是为了解决固态聚合物电解质所面临的瓶颈问题，即提高全固态聚合物电解质室温电导率，提供一种球状结构的固态聚合物电解质膜及改性的全固态聚合物电解质膜。该聚合物电解质膜及改性的无机/有机复合电解质膜的球体粒径为100-500nm。本发明所制备的全固态聚合物电解质膜热稳定好，室温电导率及锂离子迁移数高，这种干态聚合物电解质能避免普通液体电池易燃烧、爆炸等现象发生，提高了电池的安全可靠性。 | |
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法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.用于全固态锂离子电池的电解质膜，其特征在于：所述电解质膜是由聚合物络合锂盐制备，聚合物是由聚合物微球胶体粒子构成，所述聚合物微球是由丙烯腈与醋酸乙烯亚乙酯VEC于乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA的有机溶液中共聚合形成的聚合物胶体，干燥除去溶剂后所形成内部由微球结构组成的电解质膜，所述聚合物微球粒径为100～500nm。 2.根据权利要求1所述的用于全固态锂离子电池的电解质膜，其特征在于：所述EVA与VEC的质量比为1：2，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA与有机溶剂的重量比是1：15-20，所述丙烯腈AN与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA的重量比为2-8：1，所述锂盐占聚合物乳状液固形物含量5-20%，所述聚合物微球粒径为100～200nm。
3.根据权利要求1所述的用于全固态锂离子电池的电解质膜，其特征在于：所述锂盐为无机阴离子型，如LiClO<sub>4</sub>，LiBF<sub>4</sub>，LiPF<sub>6</sub>，LiAsF<sub>6</sub>；或有机阴离子型，如LiCF<sub>3</sub>SO<sub>3</sub>、LiN(CF<sub>3</sub>SO<sub>2</sub>)<sub>2</sub>(LITFSI)、LiC(CF<sub>3</sub>SO<sub>2</sub>)<sub>3</sub>。
4.根据权利要求1所述的用于全固态锂离子电池的电解质膜，其特征在于：所述的EVA有机溶液所用的有机溶剂为酯类，如乙酸乙酯、乙酸丁酯、醋酯乙酯、醋酯丁酯、醋酸异丙酯等；或醚类如1，4-二氧六环、石油醚等与酯类的混合溶剂，或醇类如乙二醇，丙二醇或异丙醇等于醚类或酯类的混合溶剂。
5.根据权利要求1所述的用于全固态锂离子电池的电解质膜，其特征在于：所述聚合物胶体加入纳米无机填料，其添加量为聚合物乳状液固形物重量的2～20%，所述纳米无机填料的粒径为10～500nm，所述纳米无机填料为Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>、SiO<sub>2</sub>、TiO<sub>2</sub>。
6.根据权利要求5所述的用于全固态锂离子电池的电解质膜，其特征在于：所述纳米无机填料
的添加量为聚合物乳状液固形物重量的5～10%，所述纳米无机填料的粒径为20～100nm。
7.根据权利要求1-6任一所述的用于全固态锂离子电池的电解质膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
a.聚合物胶体乳液的合成：将成膜剂EVA和有机溶剂加入到反应瓶中，加热搅拌直到完全溶解，加入聚合反应单体丙烯腈AN和醋酸乙烯亚乙酯VEC，混合均匀，然后加入引发剂升温至60～80℃聚合反应8～24h得到球状结构的聚合物胶体乳液；
b．聚合物电解质乳液的制备：电解质锂盐需要预溶解，所述的锂盐按质量百分比2～30%溶解于碳酸二乙酯（DEC)或DEC/EC 的混合溶液中，超生波分散10~60min，直至呈透明溶液后加入到a步骤的聚合物胶体乳液中搅拌1～6h；
c. 将聚合物乳液b经浇注法或流延法至PET基底或聚四氟乙烯模具中，干燥后剥离即得聚合物电解质薄膜。
8.根据权利要求7所述的用于全固态锂离子电池的电解质膜的制备方法，其特征在于：
a步骤中所述引发剂采用本领域丙烯腈常用引发剂，如过氧化苯甲酰、偶氮二异，引发剂的用量是常规用量。
9.根据权利要求7所述的用于全固态锂离子电池的电解质膜的制备方法，其特征在于：所述b步骤为：聚合物电解质乳液的制备：将电解质锂盐进行预溶解，所述的锂盐按质量百分比5～20%溶解于碳酸二乙酯（DEC)或DEC/EC 的混合溶液中，超生波分散10~60min，直至呈透明溶液后加入到聚合物胶体乳液中搅拌3～5h。
10.根据权利要求7或8或9所述的用于全固态锂离子电池的电解质膜的制备方法，其特征在于：所述b步骤中还包括在聚合物电解质乳液中添加无机纳米填料，所述的无机纳米填料按聚合物胶体质量的10～60%分散于碳酸二乙酯（DEC)或DEC/EC 的混合溶液中，采用行星式球磨机分散，分散均匀的填料浆料与聚合物电解质溶液机械搅拌2～8小时混匀。
说 明 书
<p>技术领域
本发明涉及全固态锂电池制造技术领域，特别涉及用于锂（离子）二次全固态电池等储能器件的电解质隔膜材料及其制备方法。
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