本發(fā)明屬于電池材料，具體是涉及一種耐高電壓聚合物基電解質(zhì)膜及其制備方法、應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、液態(tài)鋰電池已在3c、動力電池、儲能等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。固態(tài)電池采用不可燃、不易揮發(fā)的固態(tài)電解質(zhì)替換了可燃性的有機(jī)液態(tài)酯類電解質(zhì)，可以提升電池系統(tǒng)的安全性，同時能夠更好適配高能量正負(fù)極并減輕系統(tǒng)重量，實現(xiàn)能量密度的提升。提升鋰電池的工作電壓范圍是增大電池能量密度的重要途徑之一。對固態(tài)電池而言，就需要固態(tài)電解質(zhì)在與鋰金屬具有較好的兼容性的同時，能與高電壓正極材料相匹配，具有耐高電壓性能。

2、目前固態(tài)電解質(zhì)主要包括兩類：無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)和聚合物固態(tài)電解質(zhì)。無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)主要包括氧化物和硫化物兩種，其中氧化物材料離子電導(dǎo)率相對較低，與正負(fù)極之間的界面阻抗較大；硫化物材料的制備條件比較苛刻，產(chǎn)業(yè)化較為困難。聚合物固態(tài)電解質(zhì)具有熱穩(wěn)定性好，對鋰穩(wěn)定性較高，循環(huán)性能較好，可制備成柔性薄膜電池等優(yōu)點，是目前最容易產(chǎn)業(yè)化的方向。然而，目前研究的聚合物固態(tài)電解質(zhì)仍然普遍存在不耐高電壓的問題，從而匹配三元正極材料的循環(huán)穩(wěn)定性較差，難以有效提升電池的能量密度。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種耐高電壓聚合物基電解質(zhì)膜及其制備方法、應(yīng)用，所制得的耐高電壓聚合物基電解質(zhì)膜具有較高的氧化電化學(xué)窗口，匹配高電壓鎳鈷錳三元正極材料能提升固態(tài)電池的能量密度，所得固態(tài)電池具有較好的長循環(huán)穩(wěn)定性。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種耐高電壓聚合物基電解質(zhì)膜的制備方法，包括如下步驟：

4、步驟s1，將聚合物和鋰鹽溶解于有機(jī)溶劑中制成均勻溶液；

5、步驟s2，將高電壓添加劑二氟磷酸鋰加入步驟s1得到的溶液中，攪拌均勻；

6、步驟s3，將增塑劑添加劑加入步驟s2得到的溶液中，攪拌均勻，之后將溶液澆注成膜或者涂覆于隔膜上，進(jìn)行烘干，得到耐高電壓聚合物基電解質(zhì)膜。

7、進(jìn)一步地，步驟s1中，聚合物選自聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧丙烷、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚己內(nèi)酯中的一種或多種。

8、進(jìn)一步地，步驟s1中，鋰鹽選自二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰、高氯酸鋰、雙氟磺酰亞胺鋰中的一種或多種。

9、進(jìn)一步地，步驟s1中，有機(jī)溶劑選自乙腈、n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、丙酮、四氫呋喃、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯中的一種或多種。

10、進(jìn)一步地，步驟s2中，高電壓添加劑的質(zhì)量占聚合物質(zhì)量的1％～8％。

11、進(jìn)一步地，步驟s3中，增塑劑選自碳酸乙烯酯、亞磷酸三甲酯、丁二腈、辛二腈、聚碳酸酯中的一種或多種。

12、本發(fā)明還提供一種耐高電壓聚合物基電解質(zhì)膜，用上述的耐高電壓聚合物基電解質(zhì)膜的制備方法制得。

13、本發(fā)明還提供一種耐高電壓聚合物基電解質(zhì)膜在固態(tài)電池中的應(yīng)用，用上述的耐高電壓聚合物基電解質(zhì)膜匹配高電壓正極活性材料和負(fù)極材料制得固態(tài)電池。

14、進(jìn)一步地，高電壓正極活性材料為三元鎳鈷錳。

15、進(jìn)一步地，負(fù)極材料為鋰片。

16、有益效果

17、現(xiàn)有的聚合物基電解質(zhì)電化學(xué)窗口窄，導(dǎo)致難以匹配高電壓正極，本發(fā)明所制得的耐高電壓聚合物基電解質(zhì)膜具有較高的電化學(xué)窗口，能匹配高電壓正極，有效提升固態(tài)電池的能量密度，同時所制得的耐高電壓聚合物基電解質(zhì)膜與高電壓正極三元鎳鈷錳(ncm111)匹配組裝的固態(tài)電池在循環(huán)100圈后充電曲線和放電曲線的電壓平臺基本保持穩(wěn)定，顯示出較好的長循環(huán)性能。

技術(shù)特征：

1.一種耐高電壓聚合物基電解質(zhì)膜的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高電壓聚合物基電解質(zhì)膜的制備方法，其特征在于：步驟s1中，所述聚合物選自聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧丙烷、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚己內(nèi)酯中的一種或多種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高電壓聚合物基電解質(zhì)膜的制備方法，其特征在于：步驟s1中，所述鋰鹽選自二（三氟甲基磺酰）亞胺鋰、高氯酸鋰、雙氟磺酰亞胺鋰中的一種或多種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高電壓聚合物基電解質(zhì)膜的制備方法，其特征在于：步驟s1中，所述有機(jī)溶劑選自乙腈、n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、丙酮、四氫呋喃、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯中的一種或多種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高電壓聚合物基電解質(zhì)膜的制備方法，其特征在于：步驟s2中，所述高電壓添加劑的質(zhì)量占聚合物質(zhì)量的1％～8％。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高電壓聚合物基電解質(zhì)膜的制備方法，其特征在于：步驟s3中，所述增塑劑選自碳酸乙烯酯、亞磷酸三甲酯、丁二腈、辛二腈、聚碳酸酯中的一種或多種。

7.一種耐高電壓聚合物基電解質(zhì)膜，其特征在于：用權(quán)利要求1至6任一項所述的耐高電壓聚合物基電解質(zhì)膜的制備方法制得。

8.一種耐高電壓聚合物基電解質(zhì)膜在固態(tài)電池中的應(yīng)用，其特征在于：用權(quán)利要求7所述的耐高電壓聚合物基電解質(zhì)膜匹配高電壓正極活性材料和負(fù)極材料制得所述固態(tài)電池。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的耐高電壓聚合物基電解質(zhì)膜在固態(tài)電池中的應(yīng)用，其特征在于：所述高電壓正極活性材料為三元鎳鈷錳。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的耐高電壓聚合物基電解質(zhì)膜在固態(tài)電池中的應(yīng)用，其特征在于：所述負(fù)極材料為鋰片。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于電池材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種耐高電壓聚合物基電解質(zhì)膜及其制備方法、應(yīng)用。本發(fā)明提供的耐高電壓聚合物基電解質(zhì)膜的制備方法，具體步驟為：步驟S1，將聚合物和鋰鹽溶解于有機(jī)溶劑中制成均勻溶液；步驟S2，將高電壓添加劑二氟磷酸鋰加入步驟S1得到的溶液中，攪拌均勻；步驟S3，將增塑劑添加劑加入步驟S2得到的溶液中，攪拌均勻，之后將溶液澆注成膜或者涂覆于隔膜上，進(jìn)行烘干，得到耐高電壓聚合物基電解質(zhì)膜。本發(fā)明通過添加耐高壓添加劑以及增塑劑的方法制得的耐高電壓聚合物基電解質(zhì)膜具有較高的氧化電化學(xué)窗口，匹配高電壓鎳鈷錳三元正極材料能提升固態(tài)電池的能量密度，所得固態(tài)電池具有較好的長循環(huán)穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：劉敏,張全權(quán),張澤輝,靳洪允,洪建和
受保護(hù)的技術(shù)使用者：合源鋰創(chuàng)（蘇州）新能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6