[發明專利]一種固態化復合電解質及其制備方法

有效

• 申請號: 201310077388.0
• 申請日: 2013-03-12
• 公開（公告）號: CN103151557A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 陳人杰;譚國強;吳鋒;陳楠;李麗;陳實
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 楊志兵;郭德忠

1.一種固態化復合電解質，其特征在于：所述電解質為凝膠復合電解質，由多孔無機電解質網絡復合離子液體構成。

2.根據權利要求1所述的一種固態化復合電解質，其特征在于：所述電解質為原位凝膠復合電解質或非原位吸附型凝膠復合電解質；所述原位凝膠復合電解質由多孔無機電解質網絡原位限制離子液體構成，非原位吸附型凝膠復合電解質由多孔無機電解質網絡非原位限制離子液體構成。

3.根據權利要求2所述的一種固態化復合電解質，其特征在于：原位凝膠復合電解質中多孔無機電解質與離子液體的質量之比為9:1～1:9；非原位吸附型凝膠復合電解質中多孔無機電解質與離子液體的質量之比為9:1～3:7。

4.根據權利要求2所述的一種固態化復合電解質，其特征在于：多孔無機電解質網絡為Li-M-P-O體系，其中M為Si、Ti或Al中的一種或一種以上。

5.一種如權利要求1～4任一項所述的固態化復合電解質的制備方法，其特征在于：所述方法步驟如下：

（1）制備原位凝膠復合電解質

在惰性氣體保護下，將鋰鹽A加入離子液體中溶解形成離子液體電解質，將元素源混合后加入甲酸攪拌，得到混合溶液，隨后將混合溶液加入離子液體電解質中混合，靜置得到凝膠復合物；將凝膠復合物真空干燥后得到原位復合凝膠電解質；

（2）制備全固態電解質

除去原位復合凝膠電解質中的離子液體，加入鋰鹽B混合，煅燒得到全固態電解質；

（3）制備非原位吸附型凝膠復合電解質

將全固態電解質粉末在惰性氣氛保護下分散到步驟（1）中的離子液體電解質中，靜置得到非原位吸附型凝膠復合電解質；

其中，步驟（1）中的離子液體為鋰二次電池電解質用室溫下為液態的離子液體。

6.根據權利要求5所述的一種固態化復合電解質的制備方法，其特征在于：步驟（1）中，鋰鹽A為六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、高氯酸鋰、三氟甲基磺酰亞胺鋰、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰、雙硼酸鋰、雙氟草酸硼酸鋰或碘化鋰中的一種或一種以上。

7.根據權利要求5所述的一種固態化復合電解質的制備方法，其特征在于：步驟（1）中，離子液體為1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-丁基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽、N-甲基，丙基哌啶雙三氟甲磺酰亞胺鹽、N-甲基，丁基哌啶雙三氟甲磺酰亞胺鹽或N-甲基，丁基吡咯烷雙三氟甲磺酰亞胺鹽中的一種或一種以上。

8.根據權利要求5所述的一種固態化復合電解質的制備方法，其特征在于：多孔無機電解質網絡為Li-M-P-O體系時，所述元素源為Si源、Ti源或Al源中的一種或一種以上，以及P源。

9.根據權利要求8所述的一種固態化復合電解質的制備方法，其特征在于：多孔無機電解質網絡為Li-Si-P-O體系時，元素源為Si源和P源，Si源和P源中的Si元素與P元素的物質的量之比為1:9～9:1。

10.根據權利要求8所述的一種固態化復合電解質的制備方法，其特征在于：Si源為正硅酸四甲酯或正硅酸四乙酯中的一種或一種以上；Ti源為鈦酸四乙酯或鈦酸四丁酯中的一種或一種以上；Al源為氫氧化鋁或鋁酸三甲酯中的一種或一種以上；P源為亞磷酸三乙酯、磷酸三乙酯、磷酸二丁酯或磷酸三丁酯中的一種或一種以上。

11.根據權利要求5所述的一種固態化復合電解質的制備方法，其特征在于：步驟（2）中，用煅燒或萃取的方法除去原位復合凝膠電解質中的離子液體。

12.根據權利要求5所述的一種固態化復合電解質的制備方法，其特征在于：步驟（2）中鋰鹽B為碳酸鋰、氫氧化鋰或甲酸鋰中的一種或一種以上。

13.根據權利要求5所述的一種固態化復合電解質的制備方法，其特征在于：步驟（2）中加入鋰鹽B混合后在600～900℃下煅燒4～10h。

14.根據權利要求5所述的一種固態化復合電解質的制備方法，其特征在于：步驟（3）中超聲分散30～120min；靜置4～12h。

15.根據權利要求5所述的一種固態化復合電解質的制備方法，其特征在于：步驟（1）和（3）中的惰性氣體為純度≥99%的氮氣或氬氣。

16.一種鋰二次電池，其特征在于：所述電池的電解質為如權利要求1所述的一種固態化復合電解質。