(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111491263.3 (22)申请日 2021.12.08 (71)申请人 惠州亿纬锂能股份有限公司 地址 516006 广东省惠州市仲恺高新区惠 风七路38号 (72)发明人 董洁　陈规伟　冀亚娟　 (74)专利代理 机构 北京品源专利代理有限公司 11332 代理人 赵颖 (51)Int.Cl. H01M 10/0565(2010.01) H01M 10/058(2010.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种单离子导体聚合物电解质及其制备方 法和应用 (57)摘要 本发明提供一种单离子导体聚合物电解质 及其制备方法和应用， 所述单离子导体聚合物电 解质包括单离子导体、 氧化物固态电解质和聚合 物基质的组合； 所述单离子导体包括无机填料以 及通过磺酰氯基接枝其表面的双三氟甲烷磺酰 亚胺锂； 通过将双三氟甲烷磺酰亚胺接枝在无机 填料骨架上， 限制其中阴离子的迁移， 可 以有效 解决阴离子产生浓差极化的问题， 进而可以提高 电解质中锂离子的迁移数， 最终使得包含所述单 离子导体聚合物电解质的锂离子固态电池的电 学性能得到 了有效提高。 权利要求书2页 说明书7页 附图1页 CN 114204115 A 2022.03.18 CN 114204115 A 1.一种单离子导体聚合物电解质， 其特征在于， 所述单离子导体聚合物电解质包括单 离子导体、 氧化物固态电解质和聚合物基质的组合； 所述单离子导体包括无机填料以及通过磺酰氯基接枝在所述无机填料表面的双三氟 甲烷磺酰 亚胺锂。 2.根据权利要求1所述的单离子导体聚合物电解质， 其特征在于， 所述单离子导体通过 如下方法制备 得到， 所述方法包括如下步骤： (A1)将无机填料和甲磺酰氯在溶剂中进行反应， 得到改性无机填料； (A2)将步骤(A 1)得到的改性无机填料和双三氟甲烷磺酰亚胺锂在溶剂中进行反应， 得 到所述单离 子导体； 优选地， 步骤(A1)所述无机填料包括SiO2、 埃洛石、 莫来石、 蛇纹石、 高岭石、 硅酸铝、 硅 酸镁、 硅酸镁 锶或硅酸镍中的任意 一种或至少两种的组合； 优选地， 步骤(A1)所述无机填料和甲磺酰氯的质量比为1:(2 ～10)； 优选地， 步骤(A1)所述溶剂包括甲苯； 优选地， 步骤(A1)所述反应的时间为8～12h； 优选地， 步骤(A1)所述反应的温度为6 0～80℃； 优选地， 步骤(A 2)所述改性无机填料和双三氟甲烷磺酰 亚胺锂的质量比为1:(2 ～10)； 优选地， 步骤(A 2)所述溶剂包括乙腈； 优选地， 步骤(A 2)所述反应的时间为12 ～24h。 3.根据权利要求1或2所述的单离子导体聚合物电解质， 其特征在于， 所述单离子导体 和氧化物固态电解质的质量比为(1～3):1； 优选地， 所述氧化物固态电解质包括石榴石型氧化物固态电解质、 NaSICON型氧化物固 态电解质或钙钛矿型 氧化物固态电解质中的任意 一种或至少两种的组合。 4.根据权利要求1～3任一项所述的单离子导体聚合物电解质， 其特征在于， 所述单离 子导体与聚合物基质的质量比为(0.1～0.5):1； 优选地， 所述聚合物基质包括聚氧化乙烯、 聚偏氟乙烯、 聚偏氟乙烯 ‑六氟丙烯、 聚甲基 丙烯酸甲酯或聚丙烯腈中的任意 一种或至少两种的组合。 5.一种如权利要求1～4任一项所述单离子导体聚合物电解质的制备方法， 其特征在 于， 所述制备 方法包括如下步骤： (1)将单离 子导体和氧化物固态电解质在有机溶剂中混合， 得到悬 浊液； (2)将聚合物基质和步骤(1)得到的悬 浊液混合， 得到所述单离 子导体聚合物电解质。 6.根据权利要求5所述的制备方法， 其特征在于， 步骤(1)所述有机溶剂包括N ‑甲基吡 咯烷酮、 N,N ‑二甲基甲酰胺、 N,N ‑二甲基乙酰胺或乙腈中的任意 一种； 优选地， 步骤(1)所述混合在超声的条件下进行； 优选地， 步骤(1)所述混合的时间为5～3 0min； 优选地， 步骤(2)所述混合在行星搅拌机中进行； 优选地， 步骤(2)所述混合的时间为1～3 h。 7.一种锂离子固态电池， 其特征在于， 所述锂离子固态电池包括如权利要求1～4任一 项所述的单离 子导体聚合物固态电解质、 正极片、 负极片和铝塑膜。 8.根据权利要求7所述的锂离子固态电池， 其特征在于， 所述正极片中正极材料包括钴权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114204115 A 2酸锂、 三元材料、 磷酸铁锂、 富锂锰基材料或尖晶石 型锰酸锂中的任意一种或至少两种的组 合； 优选地， 所述负极片中负极材料包括石墨、 无定形炭、 钛酸锂、 SiOx/C复合材料或Sn基 复合材料中的任意 一种或至少两种的组合。 9.一种如权利要求7或8所述锂离子固态电池的制备方法， 其特征在于， 所述制备方法 包括如下步骤： (B1)将单离子导体聚合物电解质涂覆在正极片表面， 得到复合正极； 将单离子导体聚 合物电解质涂覆在负极片表面， 得到复合负极； (B2)将步骤(B1)得到的复合正极和复合负极叠加， 采用铝塑膜进行封装， 得到所述锂 离子固态电池。 10.根据权利要求9所述的制备方法， 其特征在于， 步骤(B1)所述涂覆在正极片表面以 及涂覆在负极片表面后均还 包括干燥的步骤； 优选地， 所述干燥的时间为8～12h； 优选地， 所述干燥的温度为5 0～70℃； 优选地， 所述干燥结束后正极片表面涂层和负极片表面涂层的厚度 各自独立地为20～ 40 μm； 优选地， 步骤(B2)所述封装结束后还 包括抽真空、 热封、 热压和冷压的步骤； 优选地， 所述热封的温度为180～ 200℃； 优选地， 所述热封的压力为0.1～1MPa； 优选地， 所述热封的时间为5～10s； 优选地， 所述热压的温度为80～10 0℃； 优选地， 所述热压和冷压的压力各自独立 地为0.1～0.5 MPa； 优选地， 所述热压和冷压的时间各自独立 地为20～300s； 优选地， 所述冷压的温度为20～3 0℃。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114204115 A 3