[發明專利]一種復合固態電解質的制備方法

在審

• 申請號: 201710613010.6
• 申請日: 2017-07-25
• 公開（公告）號: CN107394262A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 楊行;劉曉艷;王海濤
• 申請（專利權）人: 深圳市沃特瑪電池有限公司
• 主分類號: H01M10/056
• 分類號: H01M10/056;H01M10/052
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術領域】

本發明涉及電池材料技術領域，尤其涉及一種復合固態電解質的制備方法。

【背景技術】

目前，鋰離子電池使用的電解質為有機液體電解質，當鋰離子電池被濫用、內部短路或過熱時，很容易將有機液體引燃，導致鋰離子電池起火爆炸。固態電解質具有安全性高、工作溫度區間廣、電化學窗口寬、循環性能好且可防止鋰枝晶刺穿等特點受到廣泛關注，固態電解質分為有機固態電解質和無機固態電解質兩類。

PEO(聚氧化乙烯)基聚合物電解質作為有機固態電解質材料的一種，具有較好的的柔韌性及拉伸剪切性能，且易于制備成柔性可彎折電池，然而，PEO基聚合物電解質，室溫的離子電導率偏低，難以滿足室溫下鋰離子電池的應用。相對于聚合物固體電解質，無機固體電解質能夠在寬的溫度范圍內保持較高的化學穩定性，電化學窗口寬，機械強度更高，其中，LGPS(無機陶瓷類電解質，Li₁₀GeP₂S₁₂)型無機固態電解質具有較高的室溫電導率，成為最有應用前景的電解質材料之一。然而，LGPS型無機固體電解質脆性較大、柔韌性差、制備工藝復雜、成本較高。

鑒于此，實有必要提供一種新型的復合固態電解質的制備方法以克服以上缺陷。

【發明內容】

本發明的目的是提供一種離子電導率高、電化學窗口寬、對金屬鋰結構穩定、機械加工性能好且界面穩定性好的復合固態電解質的制備方法。

為了實現上述目的，本發明提供一種復合固態電解質的制備方法，包括如下步驟：步驟一：取聚氧化乙烯單體及添加劑溶于有機溶劑中，一定溫度下攪拌，過濾，制得高分子聚合物；步驟二：取步驟一制得的高分子聚合物及聚苯乙烯單體，加入Ru(Cp^*)Cl(PPh₃)₂后溶入有機溶劑中，一定溫度下攪拌，過濾干燥后制得PEO-PST兩相聚合物；步驟三：取Li₂S、P₂S₅、GeS₂、Al₂S₃、BaS按照一定比例放入球磨罐中球磨均勻，將球磨后的粉體壓制成圓片，將圓片微波加熱后制得Al、Ba摻雜的固態電解質材料LABGPS；步驟四：將步驟二制得的PEO-PST兩相聚合物及步驟三制得的固態電解質材料LABGPS混合，加入鋰鹽，溶解分散于溶劑四氫呋喃及丙酮的混合溶液中，攪拌至形成均勻溶膠后轉移至模具中，干燥去除溶劑，然后轉移至真空烘箱內進行真空干燥，制得最終的復合固態電解質PEO-PST-LABGPS。

在一個優選實施方式中，所述步驟一中的添加劑為PhCOCHCl₂、RuCl₂(PPh₃)₃及二丁胺的混合溶液。

在一個優選實施方式中，所述步驟一中的攪拌溫度為80℃，攪拌時間為2h。

在一個優選實施方式中，所述步驟一及步驟二中的有機溶劑為甲苯溶液。

在一個優選實施方式中，所述步驟二中的攪拌溫度為100℃，攪拌時間為4h。

在一個優選實施方式中，所述步驟三中的Li₂S、P₂S₅、GeS₂、Al₂S₃、BaS中的Ge、P、S三個元素的摩爾比為Ge：P：S＝1：2：12，Li、Al、Ba三個元素的摩爾比為Li：Al：Ba＝10-3x-2y：x：y，其中，0.01≤x≤0.2，0.05≤y≤0.3。

在一個優選實施方式中，所述步驟三中微波加熱的溫度為550℃，加熱時間為4h。

在一個優選實施方式中，所述步驟四中混合的PEO-PST兩相聚合物及固態電解質材料LABGPS的質量分數分別為30％及70％。

在一個優選實施方式中，所述步驟四中加入的鋰鹽為LiClO₄；所述LiClO₄中的鋰元素與PEO-PST兩相聚合物中的氧化乙烯單體的物質的量之比為0.03～0.08。

在一個優選實施方式中，所述步驟四中真空烘箱內的溫度為120℃，真空干燥的時間為24h。

相比于現有技術，本發明提供的復合固態電解質的制備方法，所制備的復合固態電解質的離子電導率高、電化學窗口寬、對金屬鋰結構穩定、機械加工性能好且界面穩定性好，所對應的全固態鋰電池的充放電性能及循環性能優異。

【附圖說明】