【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及固態電解質，特別涉及一種固態鋰電池的阻燃聚合物電解質膜及其制備方法。
技術介紹
1、隨著電動汽車等新能源行業的蓬勃發展，對當前使用廣泛的液態鋰離子電池提出了更高的要求，尤其是在能量密度和安全性方面。全固態電池由于不需要液態電解質，可以實現更高的能量密度，也不會像液態電池那樣存在泄露的問題，能夠大幅提升鋰電池的安全性，因此全固態電池具有廣闊的發展前景。
2、聚合物固態電解質主要包括無機電解質和聚合物電解質。相比于無機電解質，聚合物電解質具有更好的化學穩定性、可加工性等，因此受到了廣泛的關注，聚合物電解質中的peo基聚合物電解質，因其具有良好的導電性，同時還具備高分子材料所特有的質量輕、彈性好、易成膜等特點，是當前最受歡迎的聚合物電解質之一。然而，peo基聚合物電解質在鋰金屬電池中的實際應用仍然面臨著兩個挑戰：（1）未經改性的peo基電解質組裝成的全固態電池可工作溫度區間較窄，在室溫下電化學性能差；（2）peo的熱穩定性差，易燃且高溫容易發生形變。上述挑戰導致鋰電池的循環穩定性差，安全性低，嚴重阻礙了peo基聚合物電解質在商業化中的進程。因此，通過優化聚合物電解質的組成來實現鋰電池中鋰的均勻沉積和優異的熱穩定性具有重要意義。
技術實現思路
1、鑒于上述現有技術的不足之處，本專利技術的目的在于提供一種固態鋰電池的阻燃聚合物電解質膜，旨在解決現有技術中的peo基電解質固態電池在室溫下化學性能差和熱穩定性差的問題。
2、為了達到上述目的，本專利技術采取了
3、第一方面，一種固態鋰電池的阻燃聚合物電解質膜，所述固態鋰電池的阻燃聚合物電解質膜由聚環氧乙烷、鋰鹽、阻燃劑、增塑劑和光引發劑混合而成。
4、進一步地，所述聚環氧乙烷的質量分數為10%-50%，鋰鹽的質量分數為5%-20%，阻燃劑的質量分數為10%-50%，增塑劑的質量分數為10%-40%，光引發劑的質量分數為5%-20%。
5、進一步地，所述的聚環氧乙烷peo為分子量10萬、30萬、60萬、100萬和500萬中的一種或多種。
6、進一步地，所述的鋰鹽為雙三氟甲基磺酸亞酰胺鋰litfsi、雙氟磺酰亞胺鋰lifsi、高氯酸鋰liclo4、六氟磷酸鋰lipf6和四氟硼酸鋰libf4中的一種或多種。
7、進一步地，所述的阻燃劑為磷酸三甲酯tmp、磷酸三乙酯tep、三苯基磷酸酯tpp、磷酸三甲苯酯tcp和磷酸甲苯二苯酯cdp中的一種或多種。
8、進一步地，所述的增塑劑為氟代碳酸乙烯酯fec、聚乙二醇peg、己二酸二辛酯doa、三乙二醇二甲醚tegdma和四乙二醇二甲醚tegdme中的一種或多種。
9、第二方面、一種如上所述的固態鋰電池的阻燃聚合物電解質膜的制備方法，包括：
10、s1、將鋰鹽、阻燃劑、增塑劑和光引發劑按阻燃劑、鋰鹽、增塑劑、光引發劑的順序加入到棕色瓶中，防止鋰鹽和光引發劑粘底，全部加入之后室溫攪拌至均一溶液，棕色瓶可降低在攪拌過程中可見光使其過早交聯產生負面影響，通過攪拌混合均勻，獲取第一混合液；
11、s2、將聚環氧乙烷加入第一混合液中通過攪拌混合均勻（過早加入可能導致其與鋰鹽，光引發劑等固體發生團聚現象，后續攪拌不均勻),獲得第二混合液；
12、s3、將第二混合液倒在聚四氟乙烯模具上，蓋上pet片，通過熱壓法在0.2-10mpa壓力下，以40-100℃的溫度熱壓成厚度為100-300μm的半透明膜，而后通過紫外光固化2-20min，生成阻燃聚合物電解質膜。
13、進一步地，所述熱壓法的溫度為40-100℃，壓力為0.2-10mpa。
14、進一步地，所述步驟s1和步驟s2中的攪拌是通過磁力攪拌器混合的，所述磁力攪拌的攪拌速度為100-200rpm/min。
15、第三方面，一種利用如上所述的方法制備的peo基阻燃聚合物電解質在室溫下應用于鋰金屬電池。
16、本專利技術所采用的技術方案具有以下有益效果：
17、1、本專利技術提供了一種聚合物電解質膜，通過引入增塑劑使得室溫下peo基聚合物的結晶度大幅降低，從而具備更加高效的鋰沉積/剝離過程。
18、2、本專利技術提供了一種聚合物電解質膜，通過引入阻燃劑使得sei膜更加穩定，高溫不易變形，阻燃性能優異。
19、3、本專利技術提出的方法制備的聚合物電解質膜所組裝的lfp||li電池電化學性能優異，室溫0.1c倍率下的容量達到160?mah?g-1以上，0.5c倍率下容量達到140mah?g-1以上，穩定循環200圈后，容量保持率達到95.9%。
20、4、本專利技術提出的制備聚合物電解質膜的方法成本低廉，安全性高，可以兼容現有的電池工藝，易于大批量生產。
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1.一種固態鋰電池的阻燃聚合物電解質膜，其特征在于，所述固態鋰電池的阻燃聚合物電解質膜由聚環氧乙烷、鋰鹽、阻燃劑、增塑劑和光引發劑混合而成；所述聚環氧乙烷的質量分數為10%-50%，鋰鹽的質量分數為5%-20%，阻燃劑的質量分數為10%-50%，增塑劑的質量分數為10%-40%，光引發劑的質量分數為5%-20%。
2.根據權利要求1所述的固態鋰電池的阻燃聚合物電解質膜，其特征在于，所述的聚環氧乙烷PEO為分子量10萬、30萬、60萬、100萬和500萬中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述的固態鋰電池的阻燃聚合物電解質膜，其特征在于，所述的鋰鹽為雙三氟甲基磺酸亞酰胺鋰LiTFSI、雙氟磺酰亞胺鋰LiFSI、高氯酸鋰LiClO4、六氟磷酸鋰LiPF6和四氟硼酸鋰LiBF4中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述的固態鋰電池的阻燃聚合物電解質膜，其特征在于，所述的阻燃劑為磷酸三甲酯TMP、磷酸三乙酯TEP、三苯基磷酸酯TPP、磷酸三甲苯酯TCP和磷酸甲苯二苯酯CDP中的一種或多種。
5.根據權利要求1所述的固態鋰電池的阻燃聚合物電解質
6.一種如權利要求1所述的固態鋰電池的阻燃聚合物電解質膜的制備方法，其特征在于，包括：
7.根據權利要求6所述的固態鋰電池的阻燃聚合物電解質膜，其特征在于，所述熱壓法的溫度為40-100℃，壓力為0.2-10MPa。
8.根據權利要求6所述的固態鋰電池的阻燃聚合物電解質膜，其特征在于，所述步驟S1和步驟S2中的攪拌是通過磁力攪拌器混合的，所述磁力攪拌的攪拌速度為100-200rpm/min。
...【技術特征摘要】
1.一種固態鋰電池的阻燃聚合物電解質膜，其特征在于，所述固態鋰電池的阻燃聚合物電解質膜由聚環氧乙烷、鋰鹽、阻燃劑、增塑劑和光引發劑混合而成；所述聚環氧乙烷的質量分數為10%-50%，鋰鹽的質量分數為5%-20%，阻燃劑的質量分數為10%-50%，增塑劑的質量分數為10%-40%，光引發劑的質量分數為5%-20%。
2.根據權利要求1所述的固態鋰電池的阻燃聚合物電解質膜，其特征在于，所述的聚環氧乙烷peo為分子量10萬、30萬、60萬、100萬和500萬中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述的固態鋰電池的阻燃聚合物電解質膜，其特征在于，所述的鋰鹽為雙三氟甲基磺酸亞酰胺鋰litfsi、雙氟磺酰亞胺鋰lifsi、高氯酸鋰liclo4、六氟磷酸鋰lipf6和四氟硼酸鋰libf4中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述的固態鋰電池的阻燃聚合物電解質膜，其...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張宇航，王宏宇，胡雪彤，史發年，
申請(專利權)人：沈陽工業大學，
類型：發明
國別省市：
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