專利名稱：一種鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前多數(shù)商品化鋰離子電池所使用的電解質(zhì)主要為有機(jī)電解液，使用有機(jī)電解液的鋰離子電池在使用時(shí)存在漏液安全隱患。并且由于電解質(zhì)是液態(tài)，致使這類鋰電池很難加工成薄型，從而限制了其應(yīng)用范圍。隨著越來(lái)越多的研究者投入到鋰離子電池安全及應(yīng)用方面的研究，固態(tài)電解質(zhì)逐漸顯露出優(yōu)于傳統(tǒng)電解液的特性，如何開(kāi)發(fā)具有高鋰離子電導(dǎo)率和機(jī)械加工性能的固態(tài)電解質(zhì)成為目前研究鋰離子電池的熱點(diǎn)之一。 這方面的研究目前主要集中在兩點(diǎn)一是以聚合物為主體添加鋰鹽的固態(tài)電解質(zhì)，如使用聚氧乙烯并加入一定量鋰鹽的電解質(zhì)(專利CN101075674A);另一種是以無(wú)機(jī)鋰離子導(dǎo)電晶體為主體的固態(tài)電解質(zhì)，如具有Li1+x+yAlxTi2_xSiyP3_y012S晶相的無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)(CN101103485A)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可薄型化的高安全特性的鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明一種鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)，包括下述組分，按質(zhì)量百分比組成聚氧乙烯和/或聚氧乙烯衍生物10%_90%無(wú)機(jī)有機(jī)雜化框架5%_80%鋰鹽1%-20%，各組質(zhì)量百分之和為100% ；所述無(wú)機(jī)有機(jī)雜化框架選自金屬有機(jī)框架(M0F)、共價(jià)-有機(jī)框架(C0F)、沸石-咪唑框架(ZIF)中的一種。本發(fā)明一種鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)中，所述鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)的組分中還包含占所述鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)總量0%-20%的無(wú)機(jī)填料；所述無(wú)機(jī)填料選自A1203、TiO2,ZnO、MgO、LiAlO2' Si02、Fe2O3' BaTiO3' Zr02、Li3N' LiAlO2' LiAg4I5' Li4—xMgxSi04、Li4_sCasSi04中的一種。本發(fā)明一種鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)中，所述鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)的組分中還包含占所述鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)總量0%-50%的共聚物；所述共聚物選自聚甲基丙烯酸甲酯、聚環(huán)氧丙烷、聚丙烯腈、聚偏四氟乙烯、聚氯乙烯、縮水甘油醚、聚硅氧烷、聚乙炔甲基醚和聚乙烯亞胺中的一種。本發(fā)明一種鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)中，所述無(wú)機(jī)有機(jī)雜化框的尺寸范圍為5nm_10 u m。本發(fā)明一種鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)中，所述無(wú)機(jī)有機(jī)雜化框架為改性無(wú)機(jī)有機(jī)雜化框架；所述改性是將所述無(wú)機(jī)有機(jī)雜化框架與塑化劑和改性鋰鹽共混均勻后得到的固態(tài)物質(zhì)。本發(fā)明一種鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)中，所述塑化劑選自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)中的一種或兩種。本發(fā)明一種鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)中，所述改性鋰鹽選自異丙醇鋰(LiOCH (CH3) 2)、LiBF4、LiPF6、LiCF3SO3'LiN (CF3SO2) 2、LiC (SO2CF3) 3、二 (苯鄰二酚)硼酸酯鋰、雙-[1，2-四(三氟甲基)乙烯二氧橋基(2-)-0-0’ ]硼酸酯鋰和雙草酸硼酸酯鋰(LiBOB)、二異丙胺鋰(LDA)、LiAsF6, LiClO4 中的一種。本發(fā)明一種鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)中，所述鋰鹽選自LiPF6、LiAsF6, LiBF4,LiClO4' LiN (SO2CF3) 2、LiCF3SO3' LiC (SO2CF3) 3、LiBC2O4F2' LiC4BO8' LiOCH(CH3)2 (異丙醇鋰)或其衍生物中的一種。
一種鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，簡(jiǎn)述如下按設(shè)計(jì)的組分配比取鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)各組分，添加到溶劑中，在惰性氣體保護(hù)下攪拌共混均勻，得到均一相溶液后在25° C-200° C條件下?lián)]發(fā)去除溶劑，得到鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)。所述溶劑選自N，N-二甲基甲酰胺、乙腈、二甲基亞砜、苯甲醚、氯仿、二氯乙烷、丙酮、四氫呋喃中的一種。一種鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)應(yīng)用在鋰離子電池中。采用上述技術(shù)方案的鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)，聚合物具有一定的鋰離子導(dǎo)電特性，所添加的微米或納米級(jí)無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化框架經(jīng)改性后，本身具有一定的鋰離子導(dǎo)電功能，具有很高的熱穩(wěn)定性，能增強(qiáng)聚合物材料的力學(xué)性能、降低聚合物的結(jié)晶度，具有豐富的能與陰離子絡(luò)合的空配位點(diǎn)，并且存在允許鋰離子通過(guò)的合適孔洞。上述兩種材料與鋰鹽混合得到的固態(tài)電解質(zhì)不僅具有良好的安全性能、較好的機(jī)械加工性能，也擁有較高的鋰離子電導(dǎo)率。本發(fā)明使用的新型鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)，具有安全、可薄型化、導(dǎo)電性能較好的特點(diǎn)，這一設(shè)計(jì)可解決目前固態(tài)電解質(zhì)中單純使用聚合物固態(tài)電解質(zhì)或無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)時(shí)遇到的鋰離子電導(dǎo)率較低或機(jī)械加工性能較差的問(wèn)題。即將聚合物同微米或納米級(jí)的M0F、COF或ZIF在室溫下高速攪拌，物理混合。改性的無(wú)機(jī)有機(jī)雜化框架除了能增強(qiáng)聚合物材料的力學(xué)性能、降低聚合物主體的結(jié)晶度外，本身也具有一般無(wú)機(jī)填料所沒(méi)有的鋰離子導(dǎo)電性能，這主要?dú)w功于此類材料含有許多能與陰離子絡(luò)合的空配位點(diǎn)，并且存在允許鋰離子通過(guò)的合適孔洞及某些有機(jī)基團(tuán)的影響，同時(shí)該框架也具有高的離子選擇性、比較高的熱穩(wěn)定性。這些特點(diǎn)使得電解質(zhì)擁有較高的鋰離子電導(dǎo)率并能維持在一個(gè)較為穩(wěn)定的水平。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明，本發(fā)明不僅限于所述實(shí)施例。請(qǐng)按以下方式修改實(shí)施例實(shí)施例I :制備組分為C0F-8、聚氧乙烯、LiClO4的鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)，各組分質(zhì)量配比為C0F-8 :聚氧乙烯=LiClO4=IO 85 :5。具體制備工藝如下按照技術(shù)要求，首先合成C0F-8，配制50mL按(什么比？體積或重量還是摩爾？)I I體積比混合的1，3，5-三甲基苯和二氧六環(huán)溶劑，再加入I. 57mmol2, 3，6，7，10, 11-六羥基苯并菲和I. 77mmo l I, 3，5-間苯三硼酸，室溫超聲30min后加熱至85° C，3天后得到灰色粉末，用無(wú)水丙酮洗滌粉末，每次20mL，洗3次，再將所得粉末在50mL無(wú)水丙酮中活化2天，最后在真空、85° C條件下干燥從而得到0. 295mmol COF-8。再在手套箱中稱取0. 55gPEO (聚氧乙烯、4，000，000分子量)，以201^乙腈為溶劑配制1^/0摩爾比為1:41的PEO/LiClO4溶液，將C0F-8加入PE0/LiC104溶液中，室溫下密封攪拌24小時(shí)，然后加熱至30° C揮發(fā)溶劑24小時(shí)，所得膜狀電解質(zhì)中C0F-8質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%。該電解質(zhì)為全固態(tài)，可卷曲，室溫鋰離子電導(dǎo)率達(dá)到3. 4X 10_4S/cm。實(shí)施例2 制備組分為M0F-5、聚氧乙烯、LiClO4的鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)，各組分質(zhì)量配比為M0F-5 :聚氧乙烯LiC104 = 76 : 23 :1。具體制備工藝如下按照技術(shù)要求，首先合成M0F-5,稱取I. 5OmmoI六水硝酸鋅和0. 5OmmoI對(duì)苯二甲酸，加入到49mL DMF (N，N-二甲基甲酰胺)中，再加入ImL去離子水，在氬氣保護(hù)下加熱7小時(shí)得到白色粉晶，降至室溫后用DMF浸潰3次，每次50mL、12小時(shí)，再用二氯甲烷溶劑交換并活化3次，每次50mL、12小時(shí)，再真空、40° C條件下?lián)]發(fā)溶劑，得0. 083mmol M0F-5白色粉末。再在手套箱中稱取0. 019g PEO (聚氧乙烯、4，000, 000分子量)，以4mL乙腈為溶劑配制Li/0摩爾比為1:55的PE0/LiC104溶液，將M0F-5加入PE0/LiC104溶液中，室溫下密封攪拌24小時(shí)，然后加熱至30° C揮發(fā)溶劑24小時(shí)，所得膜狀電解質(zhì)中M0F-5質(zhì)量分?jǐn)?shù)為76%。該電解質(zhì)為全固態(tài)，可卷曲，室溫鋰離子電導(dǎo)率達(dá)到6. 7 X 10_5S/cm。實(shí)例3:制備組分為改性M0F-5、聚氧乙烯與聚丙烯腈共聚物、LiPF6的鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)，各組分質(zhì)量配比為①改性M0F-5 :聚氧乙烯與聚丙烯腈共聚物L(fēng)iPF6=50 :45 5德改性M0F-5 :聚氧乙烯與聚丙烯腈共聚物L(fēng)iPF6=70 :25 5 ;③改性M0F-5 :聚氧乙烯與聚丙烯腈共聚物L(fēng)iPF6=80 :15 :5。具體制備工藝如下按照技術(shù)要求，首先合成M0F-5,稱取15mmol六水硝酸鋅和5mmol對(duì)苯二甲酸,力口入到490mL DMF (N，N-二甲基甲酰胺)中，再加入IOmL去離子水，在氬氣保護(hù)下加熱7小時(shí)得到白色粉晶，降至室溫后用DMF浸潰3次，每次50mL、12小時(shí)，再用二氯甲烷溶劑交換并活化3次，每次50mL、12小時(shí)，再真空、40° C條件下?lián)]發(fā)溶劑，得0. 83mmol M0F-5白色粉末。在手套箱中用IM以EC、DMC摩爾比為1:1配置的LiPF6-潰該白色粉末，然后干燥，得到改性MOF-5-a粉末；在手套箱中用DMC配置IM的異丙醇鋰并浸潰等量上述白色粉末，然后干燥，得改性MOF-5-b ;在手套箱中用IM以DEC、DMC摩爾比為I: I配置的LiBOB浸潰該白色粉末，然后干燥，得到改性MOF-5-c。在手套箱稱取0. 09g PAN (聚丙烯腈、150，000分子量)，以20mL無(wú)水DMF為溶劑制備LiPF6/PAN摩爾比為216:1的溶液，加入與PAN等質(zhì)量的PEO (4，000，000 分子量)，磁力攪拌 24h,再分別添加改性 M0F-5_a(0. 2g)、M0F_5_b (0. 5g)和M0F-5-c(0. 96g)攪拌均勻后160° C去除DMF，所得①、②、③膜狀電解質(zhì)中改性M0F-5質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為50%、70%和80%。該電解質(zhì)為全固態(tài)，具有良好的彎曲再恢復(fù)性能，室溫下鋰離子電導(dǎo)率為 I. 2Xl(T4S/cm、6. 5Xl(T4S/cm 和 2. 2Xl(T4S/cm。實(shí)施例4:制備組分為ZIF-8、聚氧乙烯與聚甲基丙烯酸甲酯共聚物、LiN(SO2CF3)2的鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)，各組分質(zhì)量配比為ZIF-8 :聚氧乙烯與聚甲基丙烯酸甲酯共聚物L(fēng)iN(SO2CF3)2=20 :70 :10。具體制備工藝如下按照技術(shù)要求，先合成ZIF-8，稱取I. 07mmol六水硝酸鋅和I. Olmmol 2-甲基咪唑，在50mL DMF中充分混合，再放入聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，緩慢升溫到140° C，48小時(shí)后冷卻至室溫，用DMF洗滌產(chǎn)物3次，得0. 25mmol ZIF-8。稱取0. 37g PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯，2，000，000分子量)、() IgLiN(SO2CF3)2放入磨口瓶中，加入30mL無(wú)水THF(四氫呋喃)混合均勻，再加入與PMMA等質(zhì)量的PEO (2，000，000分子量)，磁力攪拌24h，再加入制備好的ZIF-8，二次混合，再加熱至80° C令THF揮發(fā)最終形成薄膜，其中ZIF-8質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%。所得該電解質(zhì)為全固態(tài)，薄型，室溫下鋰離子電導(dǎo)率為4. 3X10_4S/cm。實(shí)施例5制備組分為M0F-5、聚氧乙烯、LiBF4的鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)A ;制備組分為M0F-5、聚氧乙烯與聚偏四氟乙烯共聚物、LiBF4的鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)B ;制備組分為M0F-5、聚氧乙烯與a -Al2O3混合物、LiBF4的鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)C ;制備組分為M0F-5、 聚氧乙烯與聚偏四氟乙烯共聚物與a -Al2O3混合物、LiBF4的鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)D，各組分質(zhì)量配比為A M0F-5 :聚氧乙烯=LiBF4 :=14 70 16 ；B M0F-5 :聚氧乙烯與聚偏四氟乙烯共聚物=LiBF4 :=12 73 15 ；C :M0F_5 :聚氧乙烯與 a -Al2O3 混合物L(fēng)iBF4 :=10 :78 :12 ；D M0F-5 :聚氧乙烯與聚偏四氟乙烯共聚物與a -Al2O3混合物=LiBF4 =9 :80 :11。具體制備工藝如下按照技術(shù)要求，先合成M0F-5,稱取I. 5OmmoI六水硝酸鋅和0. 5OmmoI對(duì)苯二甲酸，加入到300mL DMF中，再加入ImL去離子水，惰性氣體保護(hù)下加熱至105° C，保持7小時(shí)后降至室溫，有粉晶形成，用無(wú)水DMF洗滌3次，每次50mL、浸潰12小時(shí)，再用無(wú)水二氯甲烷洗滌3次，每次50ml、浸潰12小時(shí)，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除溶劑，所得粉末在真空干燥箱中加熱至100。C保持12小時(shí)，得0. 05mmol多孔M0F-5。在手套箱中用30mL乙腈溶解0. OOOlmmol PEO(2，000，000分子量)得溶液I ;在手套箱中用30mL乙腈溶解0. OOOlmmol PEO (2，000，000分子量)，再加入與PEO等摩爾量的PVDF (聚偏四氟乙烯、380，000分子量)攪拌得溶液2 ；在手套箱中用30mL乙腈溶解0. OOOlmmol PEOC2, 000, 000分子量)，加入lmmol a -Al2O3，攪拌得溶液3 ;在手套箱中用30mL乙腈溶解0. OOOlmmol PEO (2，000, 000分子量)，再加入與PEO等摩爾量的PVDF (聚偏四氟乙烯、380，000分子量)攪拌，再加入lmmol a -Al2O3，攪拌得溶液4，分別向溶液1、2、3和4中加入0. 51mmolLiBF4，攪拌均勻后再分別加入0. 05mmolM0F-5,再揮發(fā)溶劑，最終固態(tài)電解質(zhì)A、B、C、D為全固態(tài)，薄型，室溫下鋰離子電導(dǎo)率均達(dá)到10 4S/cm。實(shí)施例6制備組分為M0F-5、聚氧乙烯衍生物(烷基酚聚氧乙烯醚(0P-100，4，600分子量))、LiBC204F2的鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)E ;制備組分為M0F-5、聚氧乙烯衍生物(燒基酚聚氧乙烯醚(0P-100，4，600分子量))與聚環(huán)氧丙烷共聚物、LiBC2O4F2的鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)F ;制備組分為M0F-5、聚氧乙烯衍生物(烷基酚聚氧乙烯醚(0P-100，4，600分子量))與SiO2混合物、LiBC2O4F2的鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)G ;制備組分為M0F-5、聚氧乙烯衍生物(烷基酚聚氧乙烯醚(0P-100，4，600分子量))聚環(huán)氧丙烷共聚物與SiO2混合物、LiBC2O4F2的鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)H，各組分質(zhì)量配比為E，M0F-5 :烷基酚聚氧乙烯醚LiBC204F2=71 :10 19 ；F, MOF-5 :烷基酚聚氧乙烯醚與聚環(huán)氧丙烷共聚物L(fēng)iBC204F2=15 81 :4 ；G, MOF-5 :烷基酚聚氧乙烯醚與SiO2混合物L(fēng)iBC204F2=34 :57 9 ;H，M0F_5 :烷基酚聚氧乙烯醚聚環(huán)氧丙烷共聚物與SiO2混合物L(fēng)iBC204F2=12 :85 :3。具體制備工藝如下按照技術(shù)要求，先合成M0F-5,稱取I. 50mmol六水硝酸鋅和0. 50mmol對(duì)苯二甲酸，加入到300mL DMF中，再加入ImL去離子水，惰性氣體保護(hù)下加熱至105° C，保持7小時(shí)后降至室溫，有粉晶形成，用無(wú)水DMF洗滌3次，每次50mL、浸潰12小時(shí)，再用無(wú)水二氯甲烷洗滌3次，每次50ml、浸潰12小時(shí)，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除溶劑，所得粉末在真空干燥箱中加熱至100° C保持12小時(shí)，得0. 05mmol多孔M0F-5。在手套箱中用 30mL乙腈溶解0. OOlmmol烷基酚聚氧乙烯醚(0P-100，4，600分子量)得溶液5 ;在手套箱中用30mL乙腈溶解0. OOlmmol烷基酚聚氧乙烯醚(0P-100)，再加入與0P-100等摩爾量的聚環(huán)氧丙烷(200，000分子量)攪拌得溶液6 ;在手套箱中用30mL乙腈溶解0. OOlmmol烷基酚聚氧乙烯醚(0P-100)，加入ImmolSiO2，攪拌得溶液7 ;在手套箱中用30mL乙腈溶解0. OOlmmol烷基酚聚氧乙烯醚(0P-100)，再加入與0P-100等摩爾量的聚環(huán)氧丙烷(200，000分子量)攪拌，再加入ImmoISiO2，攪拌得溶液8，分別向溶液5、6、7和8中加入0. 51mmolLiBC204F2，攪拌均勻后再分別加入0. 05mmol M0F-5,再30° C揮發(fā)溶劑乙腈，最終固態(tài)電解質(zhì)E、F、G、H為全固態(tài)，薄型，室溫下鋰離子電導(dǎo)率均達(dá)至Ij lCT4S/cm。實(shí)施例7制備組分為改性M0F-5、聚氧乙烯衍生物(單甲氧基PEO (2，000，000分子量))、LiAsF6的鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)a ;制備組分為改性M0F-5、聚氧乙烯衍生物(單甲氧基PEO (2，000, 000分子量))和聚氧乙烯混合物、LiAsF6的鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)P ;制備組分為改性M0F-5、聚氧乙烯衍生物(單甲氧基PEO (2，000, 000分子量))與SiO2混合物、LiAsF6的鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)Y ;制備組分為改性M0F-5、聚氧乙烯衍生物(單甲氧基PEO (2，000, 000分子量))與聚氯乙烯共聚物、LiAsF6的鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)5，各組分質(zhì)量配比為a，改性M0F-5 :單甲氧基PEO LiAsF6=17 :70 :13 ； 3，改性M0F-5 :單甲氧基PEO與 PEO 混合物=LiAsF6=IO 81 9 ； y ,改性 M0F-5 :單甲氧基 PEO 與 SiO2 混合物L(fēng)iAsF6=16 72 :12 ； S，改性M0F-5 :單甲氧基PEO聚氯乙烯共聚物與SiO2混合物L(fēng)iAsF6=15 :73 :12。具體制備工藝如下按照技術(shù)要求，先合成M0F-5,稱取I. 5OmmoI六水硝酸鋅和0. 5OmmoI對(duì)苯二甲酸，加入到300mL DMF中，再加入ImL去離子水，惰性氣體保護(hù)下加熱至105° C，保持7小時(shí)后降至室溫，有粉晶形成，用無(wú)水DMF洗滌3次，每次50mL、浸潰12小時(shí)，再用無(wú)水二氯甲烷洗滌3次，每次50ml、浸潰12小時(shí)，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除溶劑，所得粉末在真空干燥箱中加熱至100° C保持12小時(shí)，0. 05mmol多孔M0F-5。在手套箱中，將多孔M0F-5浸潰在濃度為IM的LiPF6溶液中？浸潰24- 小時(shí)，然后干燥，得到改性M0F-5 ;所述LiPF6溶液是以摩爾比為I: I的EC、DMC混合溶劑配置得到。在手套箱中，分別用30mL丙酮溶解0. 0002mmol單甲氧基PEO (2，000，000分子量)得溶液9;溶解0.0002臟01單甲氧基？￡0 (2，000，000分子量)及與之等摩爾量的聚氧乙烯(200，000分子量)攪拌得溶液10 ;溶解0. 0002mmol單甲氧基PEO (2,000,000分子量)及ImmolSiO2，攪拌得溶液11 ;溶解0. 0002mmol單甲氧基PEO (2，000，000分子量)及與之等摩爾量的聚氯乙烯(200，000分子量)攪拌后，再加入Imm0ISiO2，攪拌得溶液12。分別向溶液9、10、11和12中加入0. 4mmolLiASF6，攪拌均勻后再分別加入0. Ig改性MOF-5，再60° C揮發(fā)溶劑丙酮，得最終固態(tài)電解質(zhì)aY和5，25。C下鋰離子電導(dǎo)率分別為到3. lXl(T4S/cm、l. 3X 10_4S/cm、6. 9X 10_4S/cm、5. 8X 10_4S/ cm。
權(quán)利要求
1.一種鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)，包括下述組分，按質(zhì)量百分比組成 聚氧乙烯和/或聚氧乙烯衍生物10%-90% 無(wú)機(jī)有機(jī)雜化框架5%-80% 鋰鹽1%_20%，各組質(zhì)量百分之和為100% ； 所述無(wú)機(jī)有機(jī)雜化框架選自金屬有機(jī)框架(MOF)、共價(jià)-有機(jī)框架COF)、沸石-咪唑框架(ZIF)中的一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于所述鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)的組分中還包含占所述鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)總量0%-20%的無(wú)機(jī)填料；所述 無(wú)機(jī)填料選自 Al2O3' TiO2,ZnO,MgO,LiA102、Si02、Fe203、BaTi03、Zr02、Li3N'LiAlO2^LiAg4I5,Li4_xMgxSi04、Li4^xCaxSiO4 中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于所述鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)的組分中還包含占所述鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)總量0%-50%的共聚物；所述共聚物選自聚甲基丙烯酸甲酯、聚環(huán)氧丙烷、聚丙烯腈、聚偏四氟乙烯、聚氯乙烯、縮水甘油醚、聚硅氧烷、聚乙炔甲基醚和聚乙烯亞胺中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于所述無(wú)機(jī)有機(jī)雜化框的尺寸范圍為5nm_10 u m。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于所述無(wú)機(jī)有機(jī)雜化框架為改性無(wú)機(jī)有機(jī)雜化框架；所述改性是將所述無(wú)機(jī)有機(jī)雜化框架與塑化劑和改性鋰鹽共混均勻后得到的固態(tài)物質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于所述塑化劑選自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)中的一種或兩種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于所述改性鋰鹽選自異丙醇鋰(LiOCH(CH3)2)' LiBF4' LiPF6, LiCF3SO3' LiN(CF3SO2)2' LiC(SO2CF3)3、二(苯鄰二酚)硼酸酯鋰、雙-[1，2-四(三氟甲基)乙烯二氧橋基(2-)-0-0’ ]硼酸酯鋰和雙草酸硼酸酯鋰(LiBOB)、二異丙胺鋰(LDA)、LiAsF6、LiClO4 中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種鋰離子電池固態(tài)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,LiOCH(CH3)2 (異丙醇鋰)或其衍生物中的一種。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)及應(yīng)用，所述電解質(zhì)包括聚氧乙烯和/或聚氧乙烯衍生物、無(wú)機(jī)有機(jī)雜化框架、鋰鹽組成；所述無(wú)機(jī)有機(jī)雜化框架選自金屬有機(jī)框架(MOF)、共價(jià)-有機(jī)框架(COF)、沸石-咪唑框架(ZIF)中的一種。本發(fā)明制備的鋰離子電池電解質(zhì)可以避免傳統(tǒng)鋰離子電池因漏液引起的電池燃燒甚至爆炸等安全問(wèn)題，具有較高的鋰離子電導(dǎo)率，并且能使鋰離子電池薄型化，從而擴(kuò)展其應(yīng)用范圍。
文檔編號(hào)H01M10/0565GK102738510SQ20121020928
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月25日
發(fā)明者劉晉, 張治安, 李劼, 袁長(zhǎng)福, 賴延清, 韓鵬飛 申請(qǐng)人:中南大學(xué)