032]實(shí)施例2
[0033]制備組分為KH560-PEG、LiN(SO2CF3)2的鋰電池固體電解質(zhì)，各組分質(zhì)量配比為KH560-PEG: LiN(SO2CF3) 2 = 82:18ο 具體制備工藝如下:
[0034]首先合成KH560-PEG，稱取4.0Og的KH560 ( γ -縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)和7.62g的PEG(聚乙二醇、300分子量)分別加入到1mL的甲苯溶劑中，在氬氣保護(hù)氣氛下，將溶液加熱到100°C并以150rmp的速度攪拌，40h后將產(chǎn)物在110°C下旋蒸5h后得到淡黃色橡膠狀聚合物KH560-PEG，將KH560-PEG轉(zhuǎn)移到水氧含量小于0.1ppm的手套箱中。在手套箱中稱取lgKH560-PEG碾磨15min后獲得KH560-PEG粉末，以E0: Li摩爾比為20:1的比例稱取一定質(zhì)量的KH560-PEG粉末和LiN(SO2CF3)2，將KH560-PEG粉末和LiN(SO2CF3)2粉末碾磨1min后轉(zhuǎn)移到110°C的模具上熱壓5h得到透明、可彎曲的固體電解質(zhì)，120°C時(shí)鋰離子電導(dǎo)率為1.43X 10_3S/cm。用該款電解質(zhì)制備的LiFeP04/SPE/Li電池在120°C下以IC倍率循環(huán)首圈可以放出152.3mAh/g容量，100圈后還有94.6mAh/g的容量保留。
[0035]實(shí)施例3
[0036]制備組分為TMOS-PEG的鋰電池固體電解質(zhì)，各組分質(zhì)量配比為TMOS-PEGiLiN(SO2CF3)2= 76:24。具體制備工藝如下
[0037]按照技術(shù)要求，首先合成TM0S-PEG，稱取2.0Og的TMOS (正硅酸甲酯)和21.02g的PEG (聚乙二醇、800分子量)分別加入到15mL的甲苯溶劑中，在氬氣保護(hù)氣氛下，將溶液加熱到100°C并以300rmp的速度攪拌，40h后將產(chǎn)物在110°C下旋蒸5h后得到淡黃色橡膠狀聚合物TM0S-PEG，將TMOS-PEG轉(zhuǎn)移到水氧含量小于0.1ppm的手套箱中。在手套箱中稱取Ig TMOS-PEG碾磨15min后獲得TMOS-PEG粉末，以E0: Li摩爾比為20:1的比例稱取一定質(zhì)量的 TMOS-PEG 粉末和 LiN(SO2CF3)2，將 TMOS-PEG 粉末和 LiN (SO2CF3) 2粉末碾磨 1min后轉(zhuǎn)移到120°C的模具上熱壓5h得到透明、可彎曲的固體電解質(zhì)，120°C時(shí)鋰離子電導(dǎo)率為
2.04Xl(T3S/cm。用該款電解質(zhì)制備的LiFeP04/SPE/Li電池在120°C下以IC倍率循環(huán)首圈可以放出149.3mAh/g容量，100圈后還有98.6mAh/g的容量保留。
[0038]實(shí)施例4
[0039]制備組分為A1170-PEG、LiN(SO2CF3)2的鋰電池固體電解質(zhì)，各組分質(zhì)量配比為Al 170-PEGILiN(SO2CF3)2= 76:24ο 具體制備工藝如下:
[0040]首先合成A1170-PEG，稱取2.0(^的么1170(二-(三甲氧基甲硅烷基丙基)胺)和10.54g的PEG(聚乙二醇、600分子量)分別加入到1mL的甲苯溶劑中，在氬氣保護(hù)氣氛下，將溶液加熱到100°c并以300rmp的速度攪拌，40h后將產(chǎn)物在110°C下旋蒸5h后得到淡黃色橡膠狀聚合物A1170-PEG，將A1170-PEG轉(zhuǎn)移到水氧含量小于0.1ppm的手套箱中。在手套箱中稱取lgA1170-PEG碾磨15min后獲得A1170-PEG粉末，以E0:Li摩爾比為20:1的比例稱取一定質(zhì)量的Al 170-PEG粉末和LiN (SO2CF3) 2，將Al 170-PEG粉末和LiN (SO2CF3) 2粉末碾磨1min后轉(zhuǎn)移到130°C的模具上熱壓5h得到透明、可彎曲的固體電解質(zhì)，120°C時(shí)鋰離子電導(dǎo)率為2.50X10_3S/cm。用該款電解質(zhì)制備的LiFeP04/SPE/Li電池在120°C下以IC倍率循環(huán)首圈可以放出156.7mAh/g容量，100圈后還有95.6mAh/g的容量保留。
[0041]實(shí)施例5
[0042]制備組分為KH550-PEG、LiN(SO2CF3)2的鋰電池固體電解質(zhì)，各組分質(zhì)量配比為KH550-PEG:LiN(SO2CF3)2 = 76:24。具體制備工藝如下
[0043]按照技術(shù)要求，首先合成KH550-PEG，稱取2.0Og的KH550 ( γ -氨丙基三乙氧基硅烷)和27.15g的PEG(聚乙二醇、2000分子量)分別加入到1mL的甲苯溶劑中，在氬氣保護(hù)氣氛下，將溶液加熱到100°C并以300rmp的速度攪拌，40h后將產(chǎn)物在110°0下旋蒸51!后得到淡黃色橡膠狀聚合物KH560-PEG，將KH550-PEG轉(zhuǎn)移到水氧含量小于0.1ppm的手套箱中。在手套箱中稱取lgKH550-PEG碾磨15min后獲得KH550-PEG粉末，以E0:Li摩爾比為20:1的比例稱取一定質(zhì)量的KH550-PEG粉末和LiN(SO2CF3)2，將KH550-PEG粉末和LiN(SO2CF3)2粉末碾磨1min后轉(zhuǎn)移到120°C的模具上熱壓5h得到透明、可彎曲的固體電解質(zhì)，120°C時(shí)鋰離子電導(dǎo)率為1.40X 10-? cm—1。用該款電解質(zhì)制備的LiFeP04/SPE/Li電池在120°C下以IC倍率循環(huán)首圈可以放出150.8mAh/g容量，100圈后還有89.5mAh/g容量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鋰電池固體電解質(zhì)，其特征在于，由交聯(lián)型聚合物和鋰鹽按以下質(zhì)量百分比組成: 交聯(lián)型聚合物62%?84% ； 鋰鹽16%?38% ； 所述的交聯(lián)型聚合物由￥(012)#丨&或5丨乂4與聚乙二醇通過交聯(lián)反應(yīng)制備得到；其中，η為O?3，Y為含有硫、氧或氣的有機(jī)基團(tuán)，或含有稀基的有機(jī)基團(tuán)，X為可水解基團(tuán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池固體電解質(zhì)，其特征在于，Y選自羥基、環(huán)氧基、酰胺基、乙烯基、氨基、氨丙基、甲基丙烯酰氧基、巰基、脲基中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池固體電解質(zhì)，其特征在于，X選自鹵素、烷氧基、酰氧基中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池固體電解質(zhì)，其特征在于，所述的聚乙二醇分子量為300 ?2000。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4任一項(xiàng)所述的鋰電池固體電解質(zhì)，其特征在于，所述鋰鹽選自LiPF6' LiAsF6' LiBF4' LiClO4' LiN(SO2CF3) 2、LiCF3SO3' LiC (SO2CF3) 3、LiBC2O4F2' LiC4BO8、雙草酸硼酸酯鋰、異丙醇鋰及其衍生物中的一種或兩種。
6.一種全固態(tài)鋰電池，包括正極極片及正極活性材料，和負(fù)極極片及負(fù)極活性材料，其特征在于，在正極極片和負(fù)極極片之間設(shè)有權(quán)利要求1?5任一項(xiàng)所述的電解質(zhì)制備的電解質(zhì)膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的全固態(tài)鋰電池，其特征在于，所述的固體電解質(zhì)厚度為0.1?0.5mmο
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的全固態(tài)鋰電池，其特征在于，所述的電解質(zhì)膜由電解質(zhì)通過80?150°C熱壓成型制備得到，或者通過溶劑澆鑄法制備得到。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的全固態(tài)鋰電池，其特征在于，所述的正極活性材料選自鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳錳材料、磷酸鐵鋰、鎳鈷錳、鎳鈷鋁三元材料以及含硫材料中的一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的全固態(tài)鋰電池，其特征在于，所述的負(fù)極活性材料選自鋰金屬、硬碳、軟碳、硅材料以及錫材料中的一種。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋰電池固體電解質(zhì)及全固態(tài)鋰電池，該固體電解質(zhì)由交聯(lián)型聚合物和鋰鹽組成：該交聯(lián)型聚合物由硅烷偶聯(lián)劑與聚乙二醇通過交聯(lián)反應(yīng)制備得到；該固體電解質(zhì)的耐熱性能好、加工性能好、且具有較高電導(dǎo)率；制得的電解質(zhì)薄膜機(jī)械性能好，電導(dǎo)率高，可用于制備在高溫下仍能保持較好電化學(xué)穩(wěn)定性的安全型全固態(tài)鋰電池。
【IPC分類】H01M10-0565, H01M10-058
【公開號】CN104779415
【申請?zhí)枴緾N201510157347
【發(fā)明人】劉晉, 李劼, 劉業(yè)翔, 韓鵬飛, 朱躍武, 林月
【申請人】中南大學(xué)
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月3日