[發明專利]一種多酸/高分子聚合物雜化納米線材料作為固態電解質的應用

有效

• 申請號: 201811516455.3
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN109659601B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 蘭亞乾;張阿曼;李順利;張蜜;陳宜法
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: H01M10/056
• 分類號: H01M10/056;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種多酸/高分子聚合物雜化納米線材料作為固態電解質的應用，所述多酸/高分子聚合物雜化納米線材料以去離子水作為溶劑，將高分子聚合物單體、多金屬氧酸鹽和引發劑混合，混合均勻后加熱反應，將產物過濾、洗滌、干燥，即得。本發明采用了簡單的一鍋反應法，通過多酸誘導自組裝的方法合成的多酸/高分子聚合物雜化納米線材料，其性能優異，作為固態電解質組裝在固態電池上，工藝簡單，操作方便，所得電池性能優越。

技術領域

本發明涉及一種多酸/高分子聚合物雜化納米線材料作為固態電解質的應用，屬于雜化納米線材料的應用技術領域。

背景技術

電池在轉換和存儲能量方面發揮著重要作用。在當前可用的電池技術中，鋰離子電池(LIBs)由于其高的能量密度、高輸出功率和長的循環壽命而被認為是最有前途的電池。然而，由于傳統的LIBs通常使用的是液體有機電解質，但液態電解質易燃、易滲漏、與碳負極材料具有很強的熱反應活性，使得電池內部發生短路，在溫度很高時，就發生了爆炸，導致諸如不可控的安全問題和高成本等缺點。對新一代LIBs來說，用于LIBs固態電解質的典型材料是無機材料或有機聚合物。無機固體電解質主要以LISICON型材料為主，目前研究較多，但仍存在與鋰接觸穩定性低等瓶頸；固體聚合物電解質(SPE)是一種由鋰鹽組成、與鋰鹽有關的無溶劑的極性聚合物基體，旨在解決液體電解質遇到的大多數問題。特別是，SPE穩定性高，工作溫度范圍寬、易于加工的優越的性能，是最有前途的下一代固態電解質的材料之一。

多金屬氧酸鹽(POMs)具有納米尺寸、可調拓撲結構和富氧表面，在催化、傳感、質子傳導等眾多領域引起了人們的廣泛關注。POMs具有豐富的離子結構，與雜多陰離子抗衡作用，在離子導電率方面有很大的潛能。然而，作為多離子鋰鹽的POMs易發生離子聚集，因而呈現低離子電導率。能夠將POMs均勻地分散在納米線中以避免離子聚集，并且能夠構建可調的離子通道是提高POMs的離子導電性的有效方法。

迄今，用SO₃^-功能化的SPE(例如聚苯乙烯磺酸鹽(PSS))已經廣泛被研究。然而PSS由于缺少促進離子跳躍的官能團導致其離子電導率較低。一些工作報道了納米線材料在質子/離子導電性方面的優勢，這些優點可以創建連續的離子傳輸路徑并顯著降低界面阻擋。然而大多數商業PSS或先前報道的基于PSS的材料都是球形納米顆粒或短納米棒。在這種結構下Li⁺需要跨越巨大的界面勢壘，并最終導致低離子電導率。通過控制其形貌的方法來提高PSS的電化學性能的研究甚少。因此，設計并構建具有良好納米線形貌的PSS基材料、尋找具有足夠路易斯堿基和工作離子的新型多離子鋰鹽是實現高離子電導率的迫切要求。

發明內容

發明目的：本發明目的在于提供一種多酸/高分子聚合物雜化納米線材料作為固態電解質的應用。

技術方案：本發明采用如下技術方案：

一種多酸/高分子聚合物雜化納米線材料作為固態電解質的應用，所述多酸/高分子聚合物雜化納米線材料以去離子水作為溶劑，將高分子聚合物單體、多金屬氧酸鹽和引發劑混合，混合均勻后加熱反應，將產物過濾、洗滌、干燥，即得。

優選：

所述高分子聚合物單體選自對苯乙烯磺酸鈉、烯丙基磺酸鈉或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。

所述多金屬氧酸鹽為基于Li，Na或K的多金屬氧酸鹽。

所述多金屬氧酸鹽選自Li₇V₁₅、HNa₆V₁₅、K₇V₁₅或K₁₀V₃₄。