[發明專利]一種復合固體電解質及其制備方法

無效

• 申請號: 200910080978.2
• 申請日: 2009-04-01
• 公開（公告）號: CN101521296A
• 公開（公告）日: 2009-09-02
• 發明（設計）人: 楊文勝;王立仕;王健
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: H01M10/40
• 分類號: H01M10/40;C08L71/02;C08K3/22;H01M10/38;C08J5/18;C01F7/30;C01G9/02
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉月娥

技術領域

本發明屬于鋰離子電池電解質材料及其制備技術領域，特別是涉及一種復合固體電解質及其制備方法，可用于全固態鋰離子電池的含有納米多孔尖晶石型復合金屬氧化物的復合固體電解質

背景技術

自1973年Wright等人首次發現聚氧化乙烯(PEO)與堿金屬鹽配位具有離子導電性以來，聚氧化乙烯-鋰鹽(PEO-LiX)聚合物電解質體系就以質量輕、無污染，可代替傳統鋰離子電池中的液體電解質而受到廣泛關注。但未經改性的PEO-LiX固體電解質存在著常溫下離子電導率和鋰離子遷移數低，電化學穩定性和機械性能差等缺點。在PEO-LiX聚合物電解質體系中添加無機材料可得到復合固體電解質，其離子電導率、鋰離子遷移數、電化學穩定性和機械性能等均可得到較大幅度提高。目前添加的無機材料主要分為納米無機材料和多孔無機材料兩大類。

在文獻(1)Nature，1998，394，456-458中，F.Croce等人將納米Al₂O₃，TiO₂顆粒引入到PEO-LiClO₄體系中，利用溶液澆鑄法制備了復合固體電解質，其常溫電導率和高溫鋰離子遷移數比PEO-LiClO₄有了顯著提高，30℃下離子電導率從10^-8S/cm提高到10^-5S/cm，90℃下鋰離子遷移數從0.2提高到0.6。

在文獻(2)Journal?of?Power?Sources，2006，156，581-588中，Jingyu?Xi等人把具有多孔結構的分子篩ZSM-5加入到PEO-LiClO₄體系中，所獲得的復合固體電解質的常溫電導率和高溫鋰離子遷移數比聚合物電解質PEO-LiClO₄有了顯著提高，25℃下離子電導率從10^-8S/cm提高到10^-6S/cm，90℃下鋰離子遷移數從0.196提高到0.360，同時該電解質還具有良好的電化學穩定性和與鋰的界面穩定性。

若將同時具有納米尺寸和多孔結構的無機材料添加到PEO-LiClO₄體系中，則所獲得的復合固體電解質預期將具有更佳的性能，但相關研究尚未見文獻報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種復合固體電解質及其制備方法。

本發明含有納米多孔尖晶石型復合金屬氧化物的復合固體電解質由聚氧化乙烯、鋰鹽以及納米多孔尖晶石型復合金屬氧化物組成，各組分在復合固體電解質中的質量分數范圍分別為70.0～90.0％，7.1～28.2％和1.4～21.5％。其中聚氧化乙烯的分子量為1×10⁵～1×10⁶；鋰鹽為LiClO₄，LiPF₆中的任意一種；納米多孔尖晶石型復合金屬氧化物為ZnAl₂O₄，其平均粒徑分布范圍為30～70nm，最可幾孔徑分布范圍為6～15nm。

最可幾就是概率最高的意思，最可幾孔徑就是最可能出現的孔徑大小。

本發明納米多孔尖晶石型復合金屬氧化物的制備方法及其工藝步驟如下：