专利名称：固定电解质及使用该固体电解质的锂基电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种固体电解质及使用该固体电解质的锂基电池，尤其涉及一种基于互穿网络聚合物的电解质及使用该电解质的锂基电池。
背景技术：
目前，随着电动汽车及便携式电子设备如手机、数码相机和笔记本电脑等的迅猛发展，市场对高功率、高能量密度电池的需求越来越大。锂基电池是迄今为止已经实用化的电池中电压最高、能量密度最大的电池，具有良好的发展前景。锂基电池包括锂离子电池和锂金属电池。无论是何种锂基电池，电解质都是影响该电池性能好坏的重要因素。固体电解质尤其是固体聚合物电解质具有不易挥发、防爆炸、较优的柔性及电化学性质稳定等优点，所以，自从提出固体聚合物电解质的概念之后，固体聚合物电解质就成为目前锂基电池电解质研究的重点。含有tCHrOVC^链节的聚合物与一般的锂离子盐有较好的兼容性，因此，该含有
链节的聚合物可以作为锂基电池的固体电解质。但，现有的具有链节的固体聚合物电解质存在聚合物的结晶度较高的问题，从而使得该固体电解质的离子电导率偏低及热稳定性较差。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种含有^CH2CHrOi5链节且具有较高的离子电导率及较好的热稳定性的固体电解质及具有较长使用寿命的锂基电池。一种固体电 解质，其包括一互穿网络聚合物、一锂盐以及一增塑剂，该增塑剂及该锂盐分散在该互穿网络聚合物中。其中，该互穿网络聚合物包括tCHrt’HrO^链节,且是由一第一单体RrIHCHrCHrOfeR2、第二单体RrCHCH,-C:以及一引发剂发生聚合反应而得到的，其中，RpR2及R3均含有基团-C=C-或基团-C = C-, R4为烷基或氢原子，m及η值为整数，所述第一单体的分子量及第二单体的分子量分别大于等于100且小于等于800 ;所述第一单体与所述第二单体的质量比小于等于50%，所述锂盐与所述第二单体的质量比小于等于10%。—种锂基电池，其包括一正极片、一负极片以及一固体电解质，该固体电解质贴合设置于该正极片与负极片之间。其中，该固体电解质包括一互穿网络聚合物、一锂盐以及一增塑剂，该增塑剂及该锂盐分散在该互穿网络聚合物中。该互穿网络聚合物包括fOtO-h-Ofe链节，且是由一第一单体RrCHOVCH2-C%R2、第二单体R3-CKCHrCHrOWi,以及一引发剂发生聚合反应而得到的，其中，Rn &及1 3均含有基团-C=C-或基团-C = C-, R4为烷基或氢原子，m及η值为整数，所述第一单体的分子量及第二单体的分子量分别大于等于100且小于等于800 ;所述第一单体与所述第二单体的质量比小于等于50%，所述锂盐与所述第二单体的质量比小于等于10%。
与现有技术相比较，本发明提供的固体电解质及使用该固定电解质的锂基电池具有以下优点:所述固体聚合物电解质中的互穿网络聚合物的支链具有较低的结晶度，同时所述增塑剂可以抑制所述互穿网络聚合物结晶，进一步降低该互穿网络聚合物的结晶度，从而使得该固体聚合物电解质具有较高的离子电导率，同时也使得该互穿网络聚合物具有较高的玻璃转化温度，从而使得该固体电解质仍具有较高的较好的热稳定性，从而使得使用该固体电解质的锂基电池具有较高的安全性和使用寿命。
图1是本发明实施例提供的锂金属电池的结构示意图。图2是图1中的固体电解质六臂星大分子(SM400)-互穿网络聚合物(IPN)-高氯酸盐(LiClO4)的傅立叶-红外光谱图，其中，该固体电解质中的LiClO4与甲氧基聚乙二醇-350单丙烯酸酯(PEG350mA)的质量比不同。图3是图1中的固体电解质SM400-1PN-LiC104的热重曲线图，其中，该固体电解质中的LiClO4与PEG350mA的质量比不同。图4是图1中的固体电解质SM400-1PN-LiC104及IPN-LiClO4的离子电导率曲线图，其中，该固体电解质中的LiClO4与PEG350mA的质量比不同。图5是图1中的锂金属电池的恒电位阶跃图以及起始态和稳态的交流阻抗图。图6是图1中的锂金属电池的交流阻抗图。主要元件符号说明_
权利要求
1.一种固体电解质，其包括一互穿网络聚合物、一增塑剂以及一锂盐，该增塑剂及该锂盐分散在该互穿网络聚合物中，该互穿网络聚合物包括链节，且是由一第一单体RrCHCHrCHrOfeR2、第二单体Rr0i€H,-C:H,-0)r,|l4以及一引发剂发生聚合反应而得到的，其中，R1、R2及R3均含有基团-C=C-或基团-C = C-, R4为烷基或氢原子，m及η值为整数，所述第一单体的分子量及第二单体的分子量分别大于等于100且小于等于800 ；所述第一单体与所述第二单体的质量比小于等于50%，所述锂盐与所述第二单体的质量比小于等于10%。
2.如权利要求1所述的固体电解质，其特征在于，所述互穿网络聚合物为开环结构。
3.如权利要求1所述的固体电解质，其特征在于，所述RpR2及R3基团为不饱和烃基或不饱和脂肪酮基。
4.如权利要求3所述的固体电解质，其 特征在于，所述RpR2及R3基团为乙烯基、丙烯基、乙炔基或丙烯酮基。
5.如权利要求1所述的固体电解质，其特征在于，所述第一单体的分子量及第二单体的分子量分别大于等于200且小于等于600。
6.如权利要求1所述的固体电解质，其特征在于，所述锂盐为高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍酸锂及钴酸锂中的一种或任意组合。
7.如权利要求1所述的固体电解质，其特征在于，所述引发剂为光引发剂，该光引发剂为1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉-1-丙酮或二羟甲基丙酸。
8.如权利要求1所述的固体电解质，其特征在于，所述引发剂为为热引发剂，该热引发剂为氯气、溴气、有机过氧化物或偶氮类引发剂。
9.如权利要求1所述的固体电解质，其特征在于，所述增塑剂为多臂星大分子。
10.如权利要求9所述的固体电解质，其特征在于，所述多臂星大分子为四臂星大分子或六臂星大分子。
11.如权利要求1所述的固体电解质，其特征在于，所述第一单体为聚乙二醇-200双甲基丙烯酸酯，第二单体为甲氧基聚乙二醇-350单丙烯酸酯，所述引发剂为二羟甲基丙酸，锂盐为高氯酸锂。
12.如权利要求11所述的固体电解质，其特征在于，所述增塑剂为六臂星大分子，且该六臂星大分子是由间苯三酚、三氯氧磷及甲基聚乙二醇聚合得到的聚合物。
13.如权利要求12所述的固体电解质，其特征在于，所述六臂星大分子的分子量为120、400、600 或 750。
14.一种锂基电池,其包括一正极片、一负极片以及一固体电解质，该固体电解质贴合设置于该正极片与负极片之间，其特征在于，该固体电解质包括一互穿网络聚合物、一增塑剂以及一锂盐，该互穿网络聚合物是由一第一单体RrCHCHrOIrOfeR2、第二单体RrGHCHrCH2-Oyi1以及一光引发剂发生聚合反应而得到的，其中，Rp R2及R3均含有基团-C=C-或基团-C = C-, R4为烷基或氢原子，m及η值为整数，所述第一单体的分子量及第二单体的分子量分别大于等于100且小于等于800 ;所述第一单体与所述第二单体的质量比小于等于50%，所述锂盐与所述第二单体的质量比小于等于10%。
15.如权利要求14所述的锂基电池，其特征在于，所述RpR2及R3基团为不饱和烃基或不饱和脂肪酮基。
16.如权利要求14所述的锂基电池，其特征在于，所述RpR2及R3基团为乙烯基、丙烯基、乙炔基或丙烯酮基。
17.如权利要求14所述的锂基电池，其特征在于，所述增塑剂为多臂星大分子。
18.如权利要求14所述的锂基电池，其特征在于，所述第一单体为聚乙二醇-200双甲基丙烯酸酯，第二单体为甲氧基聚乙二醇-350单丙烯酸酯，所述引发剂为二羟甲基丙酸，锂盐为高氯酸锂。
19.如权利要求18所述的锂基电池，其特征在于，所述聚乙二醇-200双甲基丙烯酸酯与甲氧基聚乙二醇-350单丙烯酸酯的质量比为2.5%，所述高氯酸锂与甲氧基聚乙二醇-350单丙烯酸酯的质量比为5%，所述二羟甲基丙酸与甲氧基聚乙二醇-350单丙烯酸酯的质量比为0.1%。
20.如权利要求19所述的锂基电池，其特征在于，所述增塑剂为六臂星大分子，且该六臂星大分子是由间 苯三酚、三氯氧磷及甲基聚乙二醇聚合得到的分子量为400的聚合物。
21.如权利要求20所述的锂基电池，其特征在于，所述正极片及负极片均为锂金属或锂合金。
22.如权利要求14所述的锂基电池，其特征在于，所述锂基电池为锂金属电池或锂离子电池。
全文摘要
本发明涉及一种固体电解质，其包括一互穿网络聚合物、一锂盐以及一增塑剂，该增塑剂及该锂盐分散在该互穿网络聚合物中。其中，该互穿网络聚合物包括链节，且是由一第一单体、第二单体以及一引发剂发生聚合反应而得到的，其中，R1、R2及R3均含有基团-C=C-或基团-C≡C-，R4为烷基或氢原子，m及n值为整数，所述第一单体的分子量及第二单体的分子量分别大于等于100且小于等于800；所述第一单体与所述第二单体的质量比小于等于50%，所述锂盐与所述第二单体的质量比小于等于10%，所述增塑剂为多臂星大分子。本发明还提供一种使用上述固体电解质的锂基电池。该锂基电池包括一正极片、一负极片以及上述固体电解质，该固体电解质贴合设置于该正极片与负极片之间。
文档编号H01M10/0565GK103165936SQ201110423660
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月17日 优先权日2011年12月17日
发明者王莉, 何向明, 李建军, 高剑, 姜长印 申请人:清华大学, 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司