[發明專利]一種準固態電解質及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810189581.6
• 申請日: 2018-03-08
• 公開（公告）號: CN108365260B
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發明（設計）人: 謝健;朱崇佳;孫秋實;曹高劭;趙新兵
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01M10/0562
• 分類號: H01M10/0562
• 代理公司: 33224 杭州天勤知識產權代理有限公司
• 代理人: 朱朦琪<國際申請>=<國際公布>=<進入

1.一種準固態電解質的制備方法，其特征在于，步驟包括：

1)鈦源在堿性條件下水解得到沉淀，再加入酸性物質，將所述沉淀溶解后得到溶液A；將鋰源、鋁源、磷源和溶液A混合，充分攪拌得到溶液B；將表面活性劑與溶劑Ι混合，充分攪拌得到溶液C；

2)將步驟1)中配制的溶液B與溶液C混合，攪拌均勻后得到膠狀前驅體，再經焙燒得到陶瓷電解質；

3)將聚合物與溶劑ΙΙ混合，充分攪拌后得到聚合物溶液，再將步驟2)制備的陶瓷電解質與鋰鹽分散于所述聚合物溶液中，充分攪拌后形成粘稠膠狀體，經澆注、干燥處理得到薄膜狀固態電解質；

4)配制濃度為0.5～2mol/L的鋰鹽/離子液體，將步驟3)制備的薄膜狀固態電解質在所述鋰鹽/離子液體中浸置12～36小時，除去多余的離子液體溶液，得到所述的準固態電解質；

所述準固態電解質的原料組成包括聚合物、陶瓷電解質、鋰鹽和離子液體；

所述聚合物包括聚偏氟乙烯-六氟丙烯和聚碳酸亞丙酯；

所述陶瓷電解質包括主相磷酸鈦鋁鋰和雜相TiP₂O₇/TiO₂；

所述離子液體為含氟的咪唑類離子液體。

2.根據權利要求1所述的準固態電解質的制備方法，其特征在于，按質量百分比計，原料組成包括：

3.根據權利要求1或2所述的準固態電解質的制備方法，其特征在于，所述聚合物中，聚碳酸亞丙酯的質量百分比為30～70％。

4.根據權利要求1或2所述的準固態電解質的制備方法，其特征在于，所述陶瓷電解質，顆粒尺寸為100～500nm；

所述陶瓷電解質中，雜相的質量百分比為2～10％。

5.根據權利要求1或2所述的準固態電解質的制備方法，其特征在于，所述鋰鹽選自高氯酸鋰、六氟磷酸鋰、三氟甲磺酸鋰、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰中的一種或幾種；

所述離子液體選自1-丙基-3甲基咪唑鎓雙(三氟甲磺酰基)亞胺、1-乙基-3甲基咪唑雙(三氟甲磺酰基)亞胺中的至少一種。

6.根據權利要求1所述的準固態電解質的制備方法，其特征在于，步驟1)中：

所述鈦源、鋰源、鋁源和磷源的摩爾比為1.65～1.75:1.25～1.35:0.25～0.35:2.95～3.05；

所述表面活性劑選自十六烷基三甲基溴化銨、聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷三嵌段共聚物、聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物中的至少一種，溶劑Ι選自乙醇、丙醇、乙二醇中的至少一種，溶液C的濃度為100～300克/升；

所述表面活性劑與所述鈦源的重量比為1～10。

7.根據權利要求1所述的準固態電解質的制備方法，其特征在于，步驟2)中：

所述攪拌在70～90℃下進行；

所述焙燒在空氣氣氛中進行，焙燒溫度為500～700℃，升溫速率為1～3℃/分鐘，焙燒時間為5～20小時。

8.根據權利要求1所述的準固態電解質的制備方法，其特征在于，步驟3)中：

所述溶劑ΙΙ選自甲基吡咯烷酮、無水乙腈中的一種或兩種，聚合物的濃度為20～40克/升；

所述聚合物、陶瓷電解質與鋰鹽的質量比為30～50：2～10：1～8；

所述干燥分兩步進行，首先在50～70℃下空氣氣氛中干燥12～48小時，然后在50～70℃下真空中干燥12～36小時。