[發明專利]一種復合固態電解質及其制備方法

有效

• 申請號: 201810147269.0
• 申請日: 2018-02-12
• 公開（公告）號: CN108281702B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: 馮金奎;安永靈
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H01M10/056
• 分類號: H01M10/056;H01M10/052
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王志坤

本發明涉及一種復合固態電解質及其制備方法，所述復合固態電解質包括以下組分：無機固態電解質、聚膦腈電解質、無機小分子、鋰鹽；所述制備方法包括以下步驟：（1）將無機固態電解質、聚膦腈電解質、無機小分子和鋰鹽按照比例溶于有機溶劑中，倒入聚四氟乙烯模具中，得到均勻混合物；（2）在室溫揮發除去將步驟（1）中混合物中的溶劑，干燥，或著直接干燥除去步驟（1）中混合物中溶劑，即得復合固態電解質。與現有技術相比，本發明制備的復合固態電解質力學性能好、電導率高、成膜性優良，解決了現有的固態電解質力學性能差、電導率低的問題，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種復合固態電解質及其制備方法。

背景技術

科技的進步推動了為日用電子產品提供電能的鋰電池的快速發展，然而，鋰電池在使用過程中存在因有機電解液易泄露、燃燒、爆炸而引發的嚴重的安全隱患。有研究人員以陶瓷、非晶態玻璃體等材料制備固體電解質，這類電解質具有液態電解質無法比擬的優點，極有可能成為解決鋰離子電池安全問題的技術途徑，如全固態鋰離子電池相比于液態鋰離子電池在提高電池能量密度、拓寬工作溫度區間、延長使用壽命方面等方面具有巨大的優勢。

現有的固態電解質可分為聚合物凝膠電解質、無機固態電解質、聚合物全固態電解質等。在聚合物固態電解質中，聚膦腈電解質因其結構特殊，使得聚膦腈有較低的玻璃化轉變溫度、一定程度的自由旋轉度以及熱穩定性，有利于離子的自由傳輸。但聚膦腈因較低的玻璃化轉變溫度導致其力學性能較差，在高溫下變為粘流態，在壓力作用下容易流動，使電池容易短路。

為了解決聚膦腈固態電解質力學性能差的問題，有人采用加入納米填料的方法，提供物理交聯點，有人采用紫外輻射交聯的方法提高其力學強度，但是這些方法不僅影響材料的電導率，而且力學性能還不能滿足實際應用的要求。

可以看出，現有的鋰電池固體電解質仍在存在電化學性能和力學性能不能兼得的問題，因此，有必要開發一種新的固體電解質及其制備方法。

發明內容

針對上述現有技術中存在的問題，本發明旨在提供一種復合固態電解質及其制備方法，與現有技術相比，本發明制備的復合固態電解質力學性能好、電導率高、成膜性優良，解決了現有的固態電解質力學性能差、電導率低的問題，具有良好的應用前景。

本發明的目的之一是提供一種復合固態電解質。

本發明的目的之二是提供一種復合固態電解質的制備方法。

本發明的目的之三是提供一種包含上述復合固態電解質的全固態鋰電池。

本發明的目的之四是提供上述復合固態電解質及其制備方法以及全固態鋰電池的應用。

為實現上述發明目的，本發明公開了下述技術方案：

首先，本發明公開了一種復合固態電解質，所述復合固態電解質包括以下組分：無機固態電解質、聚膦腈電解質、無機小分子、鋰鹽，上述四種組分的重量百分比依次為(10-20)：(3-8)：(1-5)：(5-10)。

所述無機固態電解質包括氧化物或硫化物體系的固態電解質中的一種或兩種以上的混合物。

優選的，所述氧化物體系的固態電解質包括LAGP、LATP、LLZO、LLTO、LATP中的一種或兩種以上的混合物。

優選的，所述硫化物體系的固態電解質包括LPS、LGPS、LS-BS-LI中的一種或兩種以上的混合物。

所述無機小分子包括納米二氧化硅、納米氧化鋁、納米二氧化鈦、納米氧化鋯、偏鋁酸鋰、氮化鋰中的一種或兩種以上的混合物。