[發明專利]鋰鑭鋯氧納米纖維、復合薄膜制備方法及固態電池應用

在審

• 申請號: 201710430388.2
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107316965A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 范麗珍;李丹;張博晨
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01M2/16;B82Y30/00;H01M10/0525
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司11237
• 代理人: 張仲波

1.一種鋰鑭鋯氧納米纖維的制備方法，其特征在于：利用噴氣裝置提供的氣流與推進裝置對鋰鑭鋯氧的前驅體溶液進行成絲，利用接收裝置快速高效地收集到團絮狀鋰鑭鋯氧纖維前驅體，對前軀體進行熱處理后得到鋰鑭鋯氧納米纖維；通過控制噴氣氣流、推動裝置速度、接收距離參數，分別得到鋰鑭鋯氧納米纖維粉體或具有一定機械性能的鋰鑭鋯氧納米纖維膜。

2.根據權利要求1所述的鋰鑭鋯氧納米纖維的制備方法，其特征在于：所述鋰鑭鋯氧的前驅體溶液由含鋰、鑭、鋯及摻雜元素的硝酸鹽或醋酸鹽或碳酸鹽混合于水或醇類或酯類或醚類有機溶劑制備而得。

3.根據權利要求1所述的鋰鑭鋯氧納米纖維的制備方法，其特征在于：制備鋰鑭鋯氧納米纖維粉體時：接收裝置為環繞氣流噴射方向的旋轉式圓柱形開放金屬網，其轉軸重合于氣流噴射方向，其轉動速度為50～100r/min；氣流壓力與接收距離的比值為≤0.5(kPa/cm)，氣流的大小為20～800kPa，接收距離為0.2～3m；將收集到的團絮狀鋰鑭鋯氧纖維前驅體進行熱處理，熱處理溫度為600～1200℃，升溫速度為1～3℃/min，熱處理時間為0.5～3h。

4.根據權利要求1所述的鋰鑭鋯氧納米纖維的制備方法，其特征在于：制備一定機械性能的鋰鑭鋯氧納米纖維膜時：當調整氣流大小與接收距離的比值為≥3(kPa/cm)，氣流的大小為100～5000kPa，接收距離為0.01～5m；調整氣流大小與接收距離的比值為≥5(kPa/cm)，氣流的大小為60～1400kPa，接收距離為0.01～5m；將收集到的團絮狀鋰鑭鋯氧纖維前驅體進行熱處理，所述的熱處理溫度為600～1200℃，升溫速度為1～3℃/min,熱處理時間為0.5～3h。

5.一種復合薄膜的制備方法，其特征在于：制備復合薄膜時，將聚合物、鋰鹽、液態塑化劑、離子液體中的一種或幾種構成的混合溶液反復滲透于權利要求1所述的鋰鑭鋯氧納米纖維膜，干燥后得到柔性的復合薄膜；其中鋰鑭鋯氧納米纖維膜與其中聚合物、鋰鹽、液態塑化劑、離子液體的質量比為1:5～50:1。

6.根據權利要求5所述的復合薄膜的制備方法，其特征在于：所述聚合物為聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、氧化乙烯與氧化丙烯共聚物、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、偏氟乙烯與六氟丙烯共聚物、聚丙烯酸乙二醇酯、聚二乙烯基硫及其衍生物；

所述鋰鹽為高氯酸鋰、六氟磷酸鋰、二(三氟甲基磺酰基)亞胺鋰、氟代烷基磷酸鋰、二(三氟甲烷磺酰基)甲基化鋰、二草酸硼酸鋰、六氟砷酸鋰、四氟硼酸鋰或三氟甲基磺酰亞胺鋰、雙氟磺酰亞胺鋰中的一種或幾種；

所述液態塑化劑為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、中的一種或幾種；

所述離子液體為1-乙基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽、1-丙基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽、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、N-甲基,丙基吡咯烷雙三氟甲磺酰亞胺鹽和N-甲基,丁基吡咯烷雙三氟甲磺酰亞胺鹽中的一種以上。

7.一種如權利要求1所述的鋰鑭鋯氧納米纖維粉體的應用方法，其特征在于：將鋰鑭鋯氧納米纖維粉體應用于鋰鑭鋯氧納米纖維復合陶瓷隔膜；將鋰鑭鋯氧納米纖維粉體與粘結劑、溶劑、助劑混合成漿料，將得到的漿料涂覆于聚合物隔膜基材一面或兩面，干燥后得到鋰鑭鋯氧納米纖維復合陶瓷隔膜；其中鋰鑭鋯氧納米纖維粉體的質量分數為50～95wt％。

8.根據權利要求7所述的鋰鑭鋯氧納米纖維粉體的應用方法，其特征在于：所述粘結劑為聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡膠、丙苯橡膠、硅烷膠、羧甲基纖維素、乙基纖維素、聚丙烯酸、海藻酸鈉和聚乙烯醇中的至少一種；其中粘結劑占總質量的百分比為0.3～5wt％；

所述助劑包括叔烷基多元醇聚乙烯醚、磺酸基二異辛酯鈉、烷基萘磺酸鹽、聚醚改性硅油、聚丙二醇-環氧乙烷、聚氧乙烯甘由醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚中的一種或幾種，其中助劑占總質量的百分比為0～3wt％；

所述溶劑包括丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、水的一種或多種混合物；

所述聚合物隔膜基材是聚丙烯、聚乙烯的單層膜或三層膜。