本發(fā)明涉及固態(tài)鋰電池領域，具體地，涉及一種固態(tài)電解質纖維隔膜及其制備方法和應用。

背景技術：

1、全固態(tài)鋰電池是將可燃性的有機電解液替換成非可燃性的固體電解質，具有高安全、高能量密度等優(yōu)點，被認為是下一代新型動力電池和儲能型電池的首選方向。

2、目前的固態(tài)電解質隔膜可分為無機固態(tài)電解質隔膜和聚合物固態(tài)電解質隔膜兩種，相較于無機固態(tài)電解質隔膜，聚合物電解質隔膜加工成型更容易，適宜大規(guī)模工業(yè)化生產，具有更好的發(fā)展前景。但是，現(xiàn)有聚合物電解質隔膜的安全性雖然好，但是其與電極接觸性較差，導致界面阻抗高，同時大多數(shù)聚合物電解質的室溫離子電導率較低約為10-7-10-4s/cm，較難滿足鋰離子電池的需要。

3、目前，聚環(huán)氧乙烷是常用的聚合物電解質所采用的聚合物基體材料，其與金屬鋰的相容性較好，可以匹配高理論容量的鋰負極，從而極大的提高電池的能量密度。但是其化學窗口較低，無法匹配4v以上的正極材料，限制了體系放電電壓和能量密度的進一步提高。

4、因此，亟需提供一種具有高室溫離子電導率且電化學性能優(yōu)異的聚合物固態(tài)電解質隔膜。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術存在的上述缺陷，提供一種具有高室溫離子電導率且電化學性能優(yōu)異的聚合物固態(tài)電解質纖維隔膜，且所得固態(tài)電解質纖維隔膜還兼具有優(yōu)異的拉伸強度，綜合性能優(yōu)異。

2、本發(fā)明第一方面提供一種固態(tài)電解質纖維隔膜，該固態(tài)電解質纖維隔膜由彼此雜序交錯分布的纖維絲單元組成，所述纖維絲單元含有氨肟鋰鹽聚合物，所含氨肟鋰鹽聚合物含有式(1)所示的結構單元：

3、

4、其中，在式(1)中，

5、r1-r10各自獨立地選自單原子取代基、多原子取代基，或者，r1和r2中的一者與r3和r4中的一者一起環(huán)合形成碳環(huán)，r8和r9中的一者與r6和r7中的一者一起環(huán)合形成碳環(huán)；所述單原子取代基包括氫原子及其同位素原子、鹵素原子；所述多原子取代基包括取代或未取代的c1-15烷基、取代或未取代的c1-15烷氧基、取代或未取代的c2-15烯基、取代或未取代的c2-15炔基、取代或未取代的c6-20芳基、取代或未取代的c6-20芳氧基、酯基、硼酸基，且r1-r10中任選存在的取代基各自獨立地選自氟、氯、氮、硫、氧、羥基、c1-10的烷基、c1-10的烷氧基、c6-20的芳基中的至少一種。

6、本發(fā)明第二方面提供一種制備前述第一方面所述的固態(tài)電解質纖維隔膜的方法，該方法包括：

7、(1)將含有氨肟鋰鹽聚合物的紡絲溶液進行靜電紡絲，得到靜電紡絲膜，所述氨肟鋰鹽聚合物含有式(1)所示的結構單元；

8、(2)將所述靜電紡絲膜進行熱壓，得到固態(tài)電解質纖維隔膜。

9、本發(fā)明第三方面提供前述第一方面所述的固態(tài)電解質纖維隔膜在固態(tài)鋰電池中的應用。

10、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明至少具有如下優(yōu)勢：

11、本發(fā)明提供的固態(tài)電解質纖維隔膜具有高室溫離子電導率且電化學性能優(yōu)異的聚合物固態(tài)電解質纖維隔膜，且所得固態(tài)電解質纖維隔膜還兼具有優(yōu)異的拉伸強度，綜合性能優(yōu)異。

12、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

技術特征：

1.一種固態(tài)電解質纖維隔膜，其特性在于，該固態(tài)電解質纖維隔膜由彼此雜序交錯分布的纖維絲單元組成，所述纖維絲單元含有氨肟鋰鹽聚合物，所含氨肟鋰鹽聚合物含有式(1)所示的結構單元：

2.根據(jù)權利要求1所述的固態(tài)電解質纖維隔膜，其中，在式(1)中，

3.根據(jù)權利要求1所述的固態(tài)電解質纖維隔膜，其中，所述氨肟鋰鹽聚合物的重均分子量為5萬-20萬。

4.根據(jù)權利要求1-3中任意一項所述的固態(tài)電解質纖維隔膜，其中，所述固態(tài)電解質纖維隔膜的平均厚度為20-40微米；

5.一種制備權利要求1-4中任意一項所述的固態(tài)電解質纖維隔膜的方法，其特征在于，該方法包括：

6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其中，在步驟(1)中，所述靜電紡絲的條件包括：紡絲電壓為10-30kv，接收距離為10-30cm，濕度為20-60％，溫度為20-50℃；

7.根據(jù)權利要求5或6所述的方法，其中，所述方法還包括通過如下步驟制備所述氨肟鋰鹽聚合物：

8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中，在式(aii)中，x1、x2、x3和x4相同且選自氟、氯、溴和碘；

9.根據(jù)權利要求7或8所述的方法，其中，在步驟(a)中，所述第一反應的條件包括：溫度50-100℃，時間12-72h；

10.根據(jù)權利要求7-9中任意一項所述的方法，其中，在步驟(a)中，所述第一反應在第一溶劑中進行，所述第一溶劑選自n,n-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、氯仿、二氯甲烷、二甲基亞砜、甲醇、乙醇、丙酮、丁酮中的至少一種；

11.根據(jù)權利要求7-10中任意一項所述的方法，其中，在步驟(a)中，所述單體i和所述對苯二甲腈系單體ii的用量摩爾比為1：0.5-2；

12.權利要求1-4中任意一項所述的固態(tài)電解質纖維隔膜在固態(tài)鋰電池中的應用。

技術總結
本發(fā)明涉及固態(tài)鋰電池領域，公開了一種固態(tài)電解質纖維隔膜及其制備方法和應用，該固態(tài)電解質纖維隔膜由彼此雜序交錯分布的纖維絲單元組成，所述纖維絲單元含有氨肟鋰鹽聚合物，所含氨肟鋰鹽聚合物含有如式(1)所示的結構單元，本發(fā)明提供的隔膜具有較佳的綜合性能，特別地具有室溫下高的離子電導率、良好的熱穩(wěn)定性、電化學性能。

技術研發(fā)人員：夏清華,董江舟,胡保利
受保護的技術使用者：中國石油化工股份有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15