(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 202111538742.6 (22)申请日 2021.12.15 (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) C08G 77/46(2006.01) A62C 3/16(2006.01) (54)发明名称 一种聚硅氧烷固态电解质、 固态电池及其制 备方法和应用 (57)摘要 本发明提供一种聚硅氧烷固态电解质、 固态 电池及其制备方法和应用， 所述聚硅氧烷固态电 解质的制备原料包括接枝聚硅氧烷、 聚合物基 质、 无机填料和锂盐； 通过将聚甲基氢硅氧烷、 1, 2‑环氧‑4‑乙烯基环己烷和异戊烯醇聚氧乙烯醚 进行共聚得到的接枝聚硅氧烷有效改善了聚硅 氧烷在室温下离子导电率低以及机械性能较差 的问题， 进一步搭配聚合物基质、 无机填料以及 锂盐， 使得到的聚硅氧烷固态电解质不仅具有较 高的阻燃性能， 还具有优异的电学性能和热稳定 性， 可以应用到锂离子电池中， 有助于提升锂离 子电池的电学性能。 权利要求书3页 说明书8页 CN 114243102 A 2022.03.25 CN 114243102 A 1.一种聚硅氧烷固态电解质， 其特征在于， 所述聚硅氧烷固态电解质的制备原料包括 接枝聚硅氧烷、 聚合物基质、 无机填料和锂盐； 所述接枝聚硅氧烷的制备原料包括聚甲基氢硅氧烷、 1,2 ‑环氧‑4‑乙烯基环己烷和异 戊烯醇聚氧乙烯醚。 2.根据权利要求1所述的聚硅氧烷固态电解质， 其特征在于， 所述接枝聚硅氧烷包含以 下通式： 其中， x选自6～10， y选自12 ～20， z选自6～10， n选自5～17； 优选地， 所述1,2 ‑环氧‑4‑乙烯基环己烷与异戊烯醇聚氧化乙烯醚的总摩尔量与聚甲 基氢硅氧烷的主链中氢的摩尔比为1:(1～ 2)； 优选地， 所述1,2 ‑环氧‑4‑乙烯基环己烷与异戊烯醇聚氧化 乙烯醚的摩尔比为1:(0.5 ～2)。 3.根据权利要求1或2所述的聚硅氧烷固态电解质， 其特征在于， 所述聚合物基质与接 枝聚硅氧烷的质量比为1:(0.1 1～9)； 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 一种或至少两种组合； 优选地， 所述聚合物基质和接枝聚硅氧烷的总质量与无机填料的质量比为1:(0.1～ 0.5)； 优选地， 所述无机填料包括SiO2、 Al2O3、 LLZTO、 LLTO、 LATP、 LGPS或LPS中的任意一种或 至少两种的组合。 4.根据权利要求1～3任一项所述的聚硅氧烷固态电解质， 其特征在于， 所述聚合物基 质和接枝聚硅氧烷的总质量与锂盐的质量比为1:(0.1～0.3 5)； 优选地， 所述锂盐包括LiSCN、 LiN(CN)2、 Li(CF3SO2)3C、 LiC4F9SO3、 LiN(SO2CF2CF3)2、 LiB (C2O4)2、 C4BLiO8、 LiBOB、 LiBF4、 LiBF3(C2F5)、 LiDFOB、 C2BF2LiO4、 LIODFB、 LiTFSI、 LiN (SO2CF3)2、 LiFSI， LiN(SO2F)2、 LiCF3SO3、 LiAsF6、 LiSbF6或LiClO4中的任意一种或至少两种 的组合。 5.一种如权利要求1～4任一项所述聚硅氧烷固态电解质的制备方法， 其特征在于， 所 述制备方法包括如下步骤： (1)将聚甲基氢硅氧烷、 1,2 ‑环氧‑4‑乙烯基环己烷和异戊烯醇聚氧乙烯醚进行反应， 得到接枝聚硅氧烷； (2)将步骤(1)得到的接枝聚硅氧烷、 无机填料、 聚合物基质和锂盐进行混合， 到所述聚 硅氧烷固态电解质。权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114243102 A 26.根据权利要求5所述的制备 方法， 其特 征在于， 步骤(1)所述反应在甲苯 溶剂中进行； 优选地， 步骤(1)所述反应在惰性气体保护下进行， 进一 步优选为在氮气保护下进行； 优选地， 步骤(1)所述反应的温度为90～1 10℃； 优选地， 步骤(1)所述反应中还添加有催化剂； 优选地， 所述催化剂在步骤(1)所有反应原料中的质量百分含量 为1～5％； 优选地， 所述催化剂包括氯铂酸和/或卡 斯特催化剂。 7.根据权利要求5或6所述的制备方法， 其特征在于， 步骤(2)所述混合具体包括： 将无 机填料在超声条件下分散于有机溶剂 中， 加入聚合物基质和步骤(1)得到的接枝聚硅氧烷 进行混合， 再加入 锂盐进行混合， 得到所述聚硅氧烷固态电解质； 优选地， 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 一种或至少两种的组合； 优选地， 所述无机填料在有机溶剂中分散时间为5～3 0min； 优选地， 所述加入聚合物基质和步骤(1)得到的接枝聚硅氧烷进行混合的时间为20～ 40min； 优选地， 所述再加入 锂盐进行混合的时间为0.5～1.5 h。 8.一种固态电池， 其特征在于， 所述固态电池包括正极片、 负极片、 铝塑膜和如权利有 要求1～4任一项所述的聚硅氧烷固态电解质。 9.一种如权利要求8所述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： (A1)将聚硅氧烷固态电解质涂覆在正极片表面， 得到复合正极； 将聚硅氧烷固态电解 质涂覆在负极片表面， 得到复合负极； (A2)将步骤(A1)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(A1)所述正极片中的正极材料 包括钴酸锂、 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， 步骤(A1)所述负极片中的负极材料包括石墨、 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； 优选地， 步骤(A1)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(A 2)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℃；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114243102 A 3