[發明專利]一種石榴石型固態化復合電解質、制備方法及應用

有效

• 申請號: 201910277737.0
• 申請日: 2019-04-08
• 公開（公告）號: CN111799502B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 陳人杰;李月姣;閆明霞;屈雯潔;陳實;邢易;溫子越;吳鋒
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H01M10/056
• 分類號: H01M10/056;H01M10/052
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 周蜜

本發明涉及一種石榴石型固態化復合電解質、制備方法及應用，屬于鋰電池電解質材料技術領域。所述復合電解質由鋰鹽、離子液體和LLZO體系的石榴石型氧化物電解質組成，石榴石型氧化物電解質作為固體骨架，鋰鹽和離子液體混合形成的離子液體電解質均勻附著在固體骨架表面，形成互相交聯的網絡結構。通過在近無水無氧條件下將鋰鹽完全溶解于離子液體中得到離子液體電解質；再加入石榴石型氧化物電解質，球磨混合均勻，制得到所述復合電解質。所述復合電解質具有良好的熱穩定性，與電極間具有良好的界面相容性，較低的界面阻抗以及優異的電化學性能；所述制備方法簡單易操作，原料易得且安全無污染，使用常規設備，適合大規模生產。

技術領域

本發明涉及一種石榴石型固態化復合電解質、制備方法及應用，具體地說，涉及一種高強度、高安全性的石榴石型固態化復合電解質、制備方法及應用，屬于鋰電池電解質材料技術領域。

背景技術

電解質是電池的重要組成部分。隨著大規模儲能和新能源汽車等領域對高安全性可充電電池的需求急劇增大，人們開始把關注點放在對固態電解質的研究上，因為固態電解質是無液態溶劑體系，具有高能量密度、寬工作溫度和高彈性模量等優點，不揮發、不易燃，且可以有效的解決鋰電池中的鋰枝晶問題，提高電池的安全性能。與液態電解質體系相比，固態電解質的出現和開發為鋰電池產業的研究和發展注入了新鮮的血液，符合現代社會對鋰電池技術發展的要求。

發展至今，對固態電解質的研究也已經有了很大的進展。按照合成材料的不同可將固態電解質大致分為無機固體電解質、聚合物固體電解質以及復合固體電解質等。其中，無機固體電解質在其機械性能和電化學性能之間難以平衡；而聚合物固體電解質在離子電導率及熱穩定性方面還有待提高。因此，為了揚長避短，人們提出了復合固體電解質的概念。復合固體電解質可以彌補單一材料的缺陷，使電解質同時具備各種材料的優異性能。而復合材料的選擇及其合成方法的確定便成了該類電解質需要解決的主要問題。

現有報道許多不同類型的復合固態化電解質，諸如在聚合物基體PEO中摻入四方晶體Li₇La₃Zr₂O₁₂(LLZO)氧化物，該電解質的離子電導率在55℃時為4.42×10^-4S cm^-1，具有較好的熱穩定性以及適宜的電導率。但此制備方法繁瑣，而且與電極之間的界面阻抗較高，電導率還未達到在鋰電池中應用的理想要求(J.Power Sources.2015,274:458-463)。針對上述情況，確有必要研究合成一種在物理化學性能和電化學性能方面都能夠滿足要求的簡單易得的復合固態化電解質，以用于鋰電池的安全有效應用。

發明內容

為克服現有技術存在的缺陷，本發明的目的之一在于提供一種石榴石型固態化復合電解質，所述復合電解質具有良好的熱穩定性，與電極間具有良好的界面相容性，較低的界面阻抗以及優異的電化學性能。

本發明的目的之二在于提供一種石榴石型固態化復合電解質的制備方法。

本發明的目的之三在于提供一種石榴石型固態化復合電解質的應用。

為實現本發明的目的，提供以下技術方案。

一種石榴石型固態化復合電解質，所述復合電解質由鋰鹽、離子液體和石榴石型氧化物電解質組成，其中，石榴石型氧化物電解質作為所述復合電解質中的固體骨架，鋰鹽和離子液體混合形成的離子液體電解質均勻附著在所述固體骨架表面，形成互相交聯的網絡結構。