本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，具體涉及一種低成本固體電解質(zhì)薄膜。

背景技術(shù)：

隨著全球范圍內(nèi)對(duì)于能源需求的增長(zhǎng)，石油、天然氣等化石能源儲(chǔ)量日益衰減，尋找替代能源成為當(dāng)務(wù)之急。當(dāng)前，地球上超過(guò)80%的能量是由化石能源提供的，而在本世紀(jì)末，人類對(duì)于能源的需求將至少增至現(xiàn)如今的三倍。反觀我們賴以生存的環(huán)境，化石燃料在燃燒后向大氣中釋放大量的溫室氣體，隨之全球氣候變暖現(xiàn)象越發(fā)普遍，并且逐漸影響到人們的日常生活，當(dāng)然也引發(fā)了諸多惡劣氣候。當(dāng)今世界電能已逐漸成為全球大的能源商品，電能需求的增長(zhǎng)暗示著基于電能的科技與技術(shù)的應(yīng)用的高速增長(zhǎng)，這也有利于全球經(jīng)濟(jì)的積極地發(fā)展。

對(duì)可再生能源的探索，旨在減小人類的生存和發(fā)展對(duì)化石能源的依賴，例如太陽(yáng)能、地?zé)崮?、水力發(fā)電、風(fēng)能、核能以至于生物能源等。例如在巴西，人們將甘蔗用生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的方法轉(zhuǎn)變成酒精為汽車提供能量。盡管替代能源仍然在研究中并在一定領(lǐng)域中得到應(yīng)用，但這些新能源的應(yīng)用都不可避免一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題—能量的儲(chǔ)存。因而鋰離子電池等儲(chǔ)能裝置應(yīng)運(yùn)而生，這將有助于對(duì)現(xiàn)有能源的有效利用。

鋰離子電池作為儲(chǔ)能裝置，擁有較高的能量密度、較高的工作電壓、質(zhì)量輕，并在使用時(shí)能實(shí)現(xiàn)大倍率放電。鋰離子電池有一個(gè)較為關(guān)鍵的部件，它需要隔開(kāi)正負(fù)極以防止在充放電過(guò)程中突發(fā)性的短路，既電解質(zhì)，能夠讓Li⁺透過(guò)的媒介。傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)為鋰鹽溶于無(wú)水溶劑中而形成的電解質(zhì)體系。液態(tài)電解質(zhì)有以下優(yōu)點(diǎn)：離子電導(dǎo)率較高、熱穩(wěn)定性較好、電化學(xué)穩(wěn)定窗口較寬和化學(xué)穩(wěn)定性較好等。盡管如此，由于液態(tài)電解質(zhì)需要有機(jī)溶劑，容易發(fā)生泄漏、若電池因短路等因素而使電池溫度過(guò)高時(shí)可能會(huì)導(dǎo)電池燃燒甚至爆炸。而且若用有機(jī)溶劑做為鋰離子電池的電解質(zhì)，會(huì)促進(jìn)鋰枝晶生長(zhǎng)，枝晶能夠穿破隔膜發(fā)生短路。因而使用液態(tài)電解質(zhì)有安全隱患。聚合物電解質(zhì)既能起到溶劑的作用，使Li⁺解離出來(lái)，并在其中遷移；又能起到隔膜的作用，防止正極與負(fù)極間直接接觸發(fā)生短路現(xiàn)象。此外，聚合物基電解質(zhì)中沒(méi)有溶劑（即固態(tài)聚合物基電解質(zhì)）或含有很少的溶劑（即凝膠聚合物基電解質(zhì)），因而可避免電解液泄漏現(xiàn)象，且無(wú)毒，不會(huì)發(fā)生爆炸，能在一定程度上抑制鋰枝晶的生長(zhǎng)，使電池的可設(shè)計(jì)性增強(qiáng)，從而可以使電池做的很薄。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種低成本固體電解質(zhì)薄膜。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種低成本固體電解質(zhì)薄膜，其特征在于：所述低成本固體電解質(zhì)薄膜由聚合物基體、雙三氟甲磺酰亞胺基鋰、檸檬酸與溶劑混合均勻得到的混合溶液，將其澆鑄到干凈的玻璃板上，刮涂成所需厚度的膜，放入真空干燥箱，真空干燥，得到低成本固體電解質(zhì)薄膜：

所述的聚合物基體：雙三氟甲磺酰亞胺基鋰：檸檬酸的質(zhì)量比為5: 1: 0.05。

所述的聚合物基體是質(zhì)量比為聚偏二氟乙烯：聚氯乙烯=4:1的混合物。

所述的溶劑為N,N-二甲基甲酰胺與四氫呋喃中的一種。

所述的真空干燥是在0.08MPa的氣壓下，100～120℃溫度干燥1～1.5h。

本發(fā)明的有益效果在于：該低成本固體電解質(zhì)薄膜具有較高的鋰離子遷移數(shù)及放電比容量。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式一制得的低成本固體電解質(zhì)薄膜的SEM圖；

圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式一制得的低成本固體電解質(zhì)薄膜組裝成鋰/電解質(zhì)膜/磷酸鐵鋰電池的循環(huán)伏安圖；

圖3是本發(fā)明具體實(shí)施方式一制得的低成本固體電解質(zhì)薄膜組裝成鋰/電解質(zhì)膜/磷酸鐵鋰電池室溫下的放電比容量&效率與循環(huán)次數(shù)關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)的描述。

具體實(shí)施方式一：制備一種低成本固體電解質(zhì)薄膜，將聚偏二氟乙烯0.4g與聚氯乙烯0.1g混合物溶解于4.5mL N,N-二甲基甲酰胺中攪拌2h后，加入0.1g雙三氟甲磺酰亞胺基鋰和0.05g檸檬酸，在60℃水浴下恒溫?cái)嚢?0min后繼續(xù)攪拌10h得到均勻溶液，將溶液澆注到干凈的玻璃板上，刮涂成所需厚度的膜，放入真空干燥箱，0.08MPa的氣壓下，100～120℃溫度干燥1～1.5h后，即得所述的一種低成本固體電解質(zhì)薄膜。

將本實(shí)施方式制得的低成本固體電解質(zhì)薄膜組裝成鋰/電解質(zhì)膜/鋰電池，利用電化學(xué)工作站測(cè)試，并計(jì)算得到的鋰離子遷移數(shù)為0.53。

圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式一制得的低成本固體電解質(zhì)薄膜的SEM圖，從圖1中可以觀察到薄膜的透明度和柔韌性好。

圖2是是本發(fā)明具體實(shí)施方式一制得的低成本固體電解質(zhì)薄膜組裝成鋰/電解質(zhì)膜/磷酸鐵鋰電池的循環(huán)伏安圖，從圖2中可以看出循環(huán)2次后的循環(huán)伏安重合性較好，證明該薄膜組裝成的電池循環(huán)穩(wěn)定性較好。

將本實(shí)施方式制得的低成本固體電解質(zhì)薄膜組裝成鋰/電解質(zhì)膜/磷酸鐵鋰電池在室溫下的放電比容量&效率與循環(huán)次數(shù)關(guān)系圖如圖3所示，在0.2C倍率下，進(jìn)行充放電，在第6個(gè)循環(huán)后放電比容量穩(wěn)定在150.81mAh/g，效率穩(wěn)定在70%。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)作出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。