【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及鋰離子電池，特別涉及一種復(fù)合聚合物電解質(zhì)及合成方法和鋰離子電池的制備。
技術(shù)介紹
1、在環(huán)保、碳排放壓力驅(qū)動(dòng)下，新型能源的研究正在積極的進(jìn)行。其中，鋰離子電池由于具有比能量高、循環(huán)壽命長、自放電少等特點(diǎn)在儲(chǔ)能和動(dòng)力領(lǐng)域備受關(guān)注。為滿足對(duì)鋰離子電池能量密度越來越高的要求，正極需選用更高克容量的材料，如富鋰錳基材料、高鎳材料等，傳統(tǒng)的液態(tài)電解液具有較好的電化學(xué)性能，但普遍存在安全性較差的問題。與液態(tài)電解液相比，固態(tài)電解質(zhì)具有良好的熱穩(wěn)定性，優(yōu)異的機(jī)械性，同時(shí)使用固態(tài)電解質(zhì)可以減少液態(tài)電解液的使用量。其中聚合物固態(tài)電解質(zhì)成本低，柔韌性好，易加工，具備一定的應(yīng)用前景，但其離子電導(dǎo)率極低，嚴(yán)重阻礙了它們的實(shí)際應(yīng)用，氧化物電解質(zhì)電導(dǎo)率高，但成膜脆性大，因此目前常采用氧化物+聚合物復(fù)合的方式。但如何改善電解質(zhì)與電極材料的接觸，兼顧固態(tài)電解質(zhì)電導(dǎo)率與機(jī)械性能仍是亟待解決的技術(shù)問題。
2、因此，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N復(fù)合聚合物電解質(zhì)及合成方法和鋰離子電池的制備來滿足需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請(qǐng)的目的在于提供一種復(fù)合聚合物電解質(zhì)及合成方法和鋰離子電池的制備，旨在解決改善電解質(zhì)與電極材料的接觸，兼顧固態(tài)電解質(zhì)電導(dǎo)率與機(jī)械性能的問題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┤缦录夹g(shù)方案：一種復(fù)合聚合物電解質(zhì)，包括聚合物基體、添加劑、氧化物電解質(zhì)、鋰鹽和溶劑，氧化物電解質(zhì)、聚合物基體、添加劑、鋰鹽的比例為為(82-93):(5-10):(1-5):(1.5-3)。
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4、進(jìn)一步的，
5、優(yōu)選地，所述添加劑采用硫酰二丙腈，且添加量為復(fù)合聚合物電解質(zhì)總干粉質(zhì)量的1％-5wt％。
6、優(yōu)選地，所述氧化物電解質(zhì)采用llzo或llzto；氧化物電解質(zhì)可以是固體粉末，也可以是漿料；氧化物電解質(zhì)干粉加入量為復(fù)合聚合物電解質(zhì)總干粉質(zhì)量的82-93wt％。
7、優(yōu)選地，所述鋰鹽為含氟鋰鹽，采用六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、二氟草酸硼酸鋰或三氟甲磺酸鋰中的任意一種或至少兩種的組合；加入量為所述復(fù)合聚合物電解質(zhì)總干粉質(zhì)量的10-30wt％，添加量過多導(dǎo)致復(fù)合電解質(zhì)成膜脆性大，添加量過少無法保證高的離子電導(dǎo)率。
8、進(jìn)一步的，鋰鹽采用雙三氟甲基磺酰亞胺鋰和雙氟磺酰亞胺鋰。
9、優(yōu)選地，所述溶劑采用1-甲基-2-吡咯烷酮溶劑。
10、一種復(fù)合聚合物電解質(zhì)的合成方法，包括以下步驟：
11、步驟1，將氧化物電解質(zhì)、聚合物基體、添加劑和鋰鹽按比例稱重，以1-甲基-2-吡咯烷酮溶劑進(jìn)行分散；
12、步驟2，依次加入氧化物電解質(zhì)-llzo、聚合物機(jī)體-聚偏二氟乙烯、添加劑-硫酰二丙腈、1-甲基-2-吡咯烷酮溶劑進(jìn)行高速分散和真空攪拌2-4h；
13、步驟3，加入鋰鹽-雙氟磺酰亞胺鋰?yán)^續(xù)攪拌2h，得到復(fù)合聚合物固態(tài)電解質(zhì)漿料。
14、優(yōu)選地，步驟1中氧化物電解質(zhì)、聚合物機(jī)體、添加劑和鋰鹽的重量比為90:5:2:3；1-甲基-2-吡咯烷酮溶劑占整體重量的70％。
15、一種復(fù)合聚合物電解質(zhì)鋰電池的制備方法，
16、本技術(shù)方案中的鋰離子電池不包含隔膜，包括正極片、負(fù)極片、復(fù)合聚合物電解質(zhì)及電解液；
17、所述電極片包括集流體、活性物質(zhì)層，復(fù)合聚合物電解質(zhì)層；
18、活性物質(zhì)層包括活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑；
19、優(yōu)選地，所述活性物質(zhì)層還包括氧化物電解質(zhì)；
20、活性物質(zhì)層所用粘結(jié)劑與復(fù)合聚合物電解質(zhì)層所用的聚合物基體組分可選用同一種，也可選用不同種類。
21、可選的，所述活性物質(zhì)層中活性物質(zhì)與氧化物電解質(zhì)的質(zhì)量百分比(80-95):(5-20)，氧化物電解質(zhì)添加過多會(huì)降低電池的能量密度，添加量過少則無法在極片內(nèi)部充分分散，形成離子傳輸通道；
22、包括以下步驟：
23、步驟1，制備復(fù)合聚合物電解質(zhì)漿料，復(fù)合聚合物電解質(zhì)漿料粘度控制為2000-3500mpa/s；
24、進(jìn)一步，優(yōu)選復(fù)合聚合物電解質(zhì)漿料粘度控制為2500-3000mpa/s；
25、將氧化物電解質(zhì)(llzo)、聚合物基體-聚偏二氟乙烯(pvdf)、添加劑-硫酰二丙腈(sdpn)、鋰鹽-雙氟磺酰亞胺鋰(lifsi)，按照重量比進(jìn)行稱重，以1-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)為溶劑進(jìn)行分散，1-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)占整體重量的70％；
26、依次加入氧化物電解質(zhì)(llzo)、聚合物基體-聚偏二氟乙烯(pvdf)、添加劑-硫酰二丙腈(sdpn)、1-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)進(jìn)行高速分散和真空攪拌3h，攪拌溫度45℃，然后加入鋰鹽-雙氟磺酰亞胺鋰(lifsi)繼續(xù)攪拌2h，得到復(fù)合聚合物固態(tài)電解質(zhì)漿料。
27、步驟2，正極極片的制備，
28、將正極活性材料li(ni0.8mn0.1co0.1)o2、氧化物電解質(zhì)(llzo)、導(dǎo)電劑乙炔黑(super?p)、粘結(jié)劑-聚偏二氟乙烯(pvdf)和碳納米管(cnt)按質(zhì)量比混合均勻，并于1-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)中均勻分散制成均勻的黑色漿料，將混制的黑色漿料涂布在鋁箔的兩面后，經(jīng)烘烤、輥壓得到正極極片；
29、步驟3，負(fù)極極片的制備，
30、將負(fù)極活性材料石墨、導(dǎo)電劑乙炔黑(super?p)、羧甲基纖維素(cmc)和粘結(jié)劑-丁苯橡膠(sbr)按質(zhì)量比混合均勻，并于去離子水中均勻分散制成均勻的黑色漿料，將混制的漿料涂布在銅箔的兩面后，經(jīng)烘烤、輥壓，裁片后得到負(fù)極極片；
31、步驟4，復(fù)合聚合物電解質(zhì)涂覆，
32、利用涂覆設(shè)備將分散好的固態(tài)電解質(zhì)漿料均勻涂覆在上述的正電極片上，厚度為上下表面各10-40μm；
33、進(jìn)一步的，厚度為15-25微米；厚度過薄，電池短路率增加，過厚則內(nèi)阻過大；
34、步驟5，電解液，注液系數(shù)為1.0-2.5ah/g；
35、進(jìn)一步，優(yōu)選微量電解液注液系數(shù)為1.5-2.0ah/g；
36、所用的電解液中的溶劑由碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯按照體積比3:7組成，鋰鹽為15％質(zhì)量百分比的lipf6；
37、電解液添加劑量過少導(dǎo)致極片空隙無法充分浸潤，影響電池充放電能力，添加量過多導(dǎo)致電池內(nèi)部較多的液態(tài)電解液殘余；
38、步驟6，組裝，
39、將上述步驟中制得的正極片、負(fù)極片按順序疊好，經(jīng)疊片工藝，熱壓整形，極耳焊接得到裸電芯，將裸電芯置于已沖壓成型的外包裝鋁塑膜中，置于90±10℃的烘箱中烘烤48h，將3g步驟5中制得的電解液注入到干燥后的電池中，完成真空靜置、化成、本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種復(fù)合聚合物電解質(zhì)，其特征在于：包括聚合物基體、添加劑、氧化物電解質(zhì)、鋰鹽和溶劑，氧化物電解質(zhì)、聚合物基體、添加劑、鋰鹽的比例為?(82-93):(5-10):(1-5):(1.5-3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合聚合物電解質(zhì)，其特征在于：所述聚合物基體采用聚偏二氟乙烯、聚氧化乙烯、熱塑性聚氨酯、聚環(huán)氧丙烷、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈或聚氯乙烯中的任意一種或至少兩種的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合聚合物電解質(zhì)，其特征在于：所述添加劑采用硫酰二丙腈，且添加量為復(fù)合聚合物電解質(zhì)總干粉質(zhì)量的1%-5wt%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合聚合物電解質(zhì)，其特征在于：所述氧化物電解質(zhì)采用LLZO或?LLZTO。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合聚合物電解質(zhì)，其特征在于：所述鋰鹽為含氟鋰鹽，采用六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、二氟草酸硼酸鋰或三氟甲磺酸鋰中的任意一種或至少兩種的組合；加入量為所述復(fù)合聚合物電解質(zhì)總干粉質(zhì)量的10-30wt％。<...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種復(fù)合聚合物電解質(zhì)，其特征在于：包括聚合物基體、添加劑、氧化物電解質(zhì)、鋰鹽和溶劑，氧化物電解質(zhì)、聚合物基體、添加劑、鋰鹽的比例為?(82-93):(5-10):(1-5):(1.5-3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合聚合物電解質(zhì)，其特征在于：所述聚合物基體采用聚偏二氟乙烯、聚氧化乙烯、熱塑性聚氨酯、聚環(huán)氧丙烷、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈或聚氯乙烯中的任意一種或至少兩種的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合聚合物電解質(zhì)，其特征在于：所述添加劑采用硫酰二丙腈，且添加量為復(fù)合聚合物電解質(zhì)總干粉質(zhì)量的1%-5wt%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合聚合物電解質(zhì)，其特征在于：所述氧化物電解質(zhì)采用llzo或?llzto。
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：秦海衛(wèi)，潘炳昕，李廣恒，李帥，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：河南新太行電源股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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