[發明專利]一種三明治結構固態電解質的制備方法

有效

• 申請號: 201810348694.6
• 申請日: 2018-04-18
• 公開（公告）號: CN108539263B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 劉瑞平;賀鵬;吳子睿
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學(北京)
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;H01M10/058
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種二次電池，特別涉及一種可充電鋰電池，應用于電化學儲能裝置技術領域。本發明是提供一種新型聚合思路合成聯苯胺衍生物，再將其與含有納米二氧化硅管或三氧化二鋁的電解質膜復合，實現三明治結構固態電解質制備的方法。本發明制備工藝簡單，安全性高，對設備和工藝條件的要求低，有利于推廣應用。

技術領域

本發明涉及一種二次電池，特別涉及一種可充電鋰電池，應用于電化學儲能裝置技術領域。

背景技術

隨著便攜式電子設備和新興可穿戴技術的快速發展，人們對具有高能量密度的化學電源的需求不斷加大，電池系統已逐漸成為電子設備中的性能瓶頸。目前的商用高能量密度電池系統中，鋰離子電池以其較高的能量密度占據市場主導地位，但其能量密度已逼近理論極限。發展具有更高能量密度的下一代電池系統具有重要意義。

隨著鋰離子電池實用化的發展，傳統液態電解液在實際應用過程中泄露、易燃及爆炸等缺陷加快了固態電解質的飛速發展。固態電解質可用來制備全固態高能密度可充電式鋰離子電池，其具有安全性能高、壽命長等特點。固態電解質主要分為兩類：無機固態電解質和聚合物固態電解質，但兩者都存在一定需要解決的問題。例如，無機固態電解質由于其性脆的特點而難以滿足各種應用場合，且其較高的界面電阻也限制了其發展，但同時有機固態電解質室溫電導率較低是其主要缺陷。基于以上考慮，復合固態電解質的發展引起越來越多的關注。

傳統聚合物固態電解質中，聚氧化乙烯(PEO)由于其良好的成膜性及粘彈性成為研究最為廣泛的聚合物固態電解質，但其室溫條件下結晶度較高導致室溫電導率較低是限制其發展的主要原因。而眾多改性方法中摻雜無機物是一種重要的改性方法，以具有微米或納米尺寸的金屬氧化物作為主要的無機添加劑，如三氧化二鋁(Al₂O₃)、二氧化硅(SiO₂)等，由于無機顆粒的加入在顆粒與聚合物截面上形成晶體缺陷和自由體積，降低了聚合物基體的結晶度，從而提高了體系的電導率。而二氧化硅(SiO₂)管由于其二維結構能夠更有效地降低聚氧化乙烯(PEO)結晶度，但由于其對電子具有導通性，若直接進行SiO₂管/PEO復合有可能會造成電池的短路。因此，需要設計有機層-復合層-有機層的三明治結構以滿足實際應用要求。

基于以上分析，若能制備導電性較好的有機層材料，獲得有機-無機復合三明治結構固態電解質，將有可能解決傳統固態電解質在實際應用中的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種新型聚合思路合成聯苯胺衍生物及實現三明治結構固態電解質制備的方法。本發明制備工藝簡單，安全性高，對設備和工藝條件的要求低，有利于推廣應用。

1、一種三明治結構固態電解質的制備方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)首先配制碳酸鉀水溶液和N，N-二甲基甲酰胺水溶液，分別置于不同的燒杯中，其中碳酸鉀水溶液的濃度為0.1g/ml～0.4g/ml，N，N-二甲基甲酰胺水溶液中N，N-二甲基甲酰胺與水的質量比為(1～10):1；

(2)將步驟(1)配置好的兩種溶液倒入燒瓶中，充分攪拌20-30min，形成水膠束，再加入摩爾比為1:3的三(4-溴苯)胺和苯二硼酸，攪拌下升溫至100℃，通氮氣鼓泡10-20min后加入鈀催化劑，使體系在無氧條件下進行聚合反應，反應后所得產品用去離子水、丙酮、乙醇依次進行洗滌過濾，最后使用乙醇和四氫呋喃進行索氏提取處理后得到黃色介孔材料聯苯胺衍生物；