[發明專利]復合電解質及其制備方法、固態電池

在審

• 申請號: 201911176641.1
• 申請日: 2019-11-26
• 公開（公告）號: CN112952190A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 胡春林;陳淵;江輝;張勍
• 申請（專利權）人: 恒大新能源技術（深圳）有限公司
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 方良

本發明屬于電池材料技術領域，具體涉及一種復合電解質及其制備方法、固態電池。所述復合電解質包括二氧化鋯氣凝膠膜及分散于其中的離子液體。將二氧化鋯氣凝膠膜用在復合電解質中起到正負極阻隔層的隔膜作用，同時二氧化鋯氣凝膠具有極高的耐熱性，因此用作電解質材料具有很好的安全性；該復合電解質中的二氧化鋯氣凝膠膜作為三維網絡結構骨架，具有高孔隙率和超輕密度的特點，將具有低蒸汽壓、高耐熱性、高化學穩定性和高離子電導率的離子液體存儲在二氧化鋯氣凝膠膜中進行離子傳導，從而形成一種兼具高性能的熱穩定性和離子電導率的復合電解質，在固態電池領域具有很好的應用前景。

技術領域

本發明屬于電池材料技術領域，具體涉及一種復合電解質及其制備方法、固態電池。

背景技術

目前，鋰離子電池已成為電子設備和純電動汽車中一種越來越受歡迎的技術，而純電動汽車已經成為新能源汽車的主流趨勢。但是近年來純電動汽車的安全事故不斷，僅2019年至今為止將近有41起安全事故，因傳統液態鋰離子電池由于采用液態的電解液和低熔點、低玻璃化轉變溫度的隔膜，導致傳統液態電池存在著安全問題。

眾所周知，固態電池為未來動力電池的發展主流趨勢，但以目前的技術發展趨勢而言，全固態動力電池依舊存在很多技術問題未能解決，如界面阻抗，低離子電導率，高成本，循環穩定差等。

專利CN108550904A公開一種納米多孔陣列狀固態化電解質，該電解質由二氧化鋯顆粒自組裝成的多孔納米陣列和吸附固化在所述顆粒表面的鋰鹽和離子液體的混合物構成；納米孔道為鋰離子傳輸提供有序的直線通道，縮短離子的傳輸距離和時間；離子液體的復合使得電解質具有高的熱穩定性，同時降低鋰離子的傳輸勢壘，提高離子電導率；但是，二氧化鋯顆粒密度高，比表面積低，制備的固態電解質及應用到電池后將影響電池體系的能量密度，同時由于比表面積低，其能形成的孔隙較氣凝膠型少，存儲的離子液體較少，其離子傳輸通道少，將影響電池的倍率性能。

因此，現有技術有待改進。

發明內容

本發明的目的在于提供一種復合電解質及其制備方法、固態電池，旨在解決二氧化鋯顆粒固態電解質難以存儲離子液體的技術問題。

為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：

本發明一方面提供一種復合電解質，所述復合電解質包括二氧化鋯氣凝膠膜及分散于其中的離子液體。

本發明提供的復合電解質包括二氧化鋯氣凝膠膜和分散在所述二氧化鋯氣凝膠膜中的離子液體，二氧化鋯氣凝膠具有低介電常數、高比表面積和高介電強度等優點，可作為高壓絕緣材料，將二氧化鋯氣凝膠膜用在復合電解質中起到正負極阻隔層的隔膜作用，同時二氧化鋯氣凝膠具有極高的耐熱性，因此用作電解質材料具有很好的安全性；該復合電解質中的二氧化鋯氣凝膠膜作為三維網絡結構骨架，具有高孔隙率和超輕密度的特點，可以存儲更多的離子液體，將具有低蒸汽壓、高耐熱性、高化學穩定性和高離子電導率的離子液體存儲在二氧化鋯氣凝膠膜中進行離子傳導，從而形成一種兼具高性能的熱穩定性和離子電導率的復合電解質，在固態電池領域具有很好的應用前景。

在一個實施例中，所述二氧化鋯氣凝膠膜和所述離子液體的質量比為(0.01-0.5)：1。離子液體含量越高，其離子電導率越高，但是會使復合電解質體系的能量密度下降，而當離子液體太少時，則體系的離子電導率不夠，無法實現電池高倍率；因此，在上述比例范圍內組成的復合電解質兼具良好的能量密度和離子電導率。

在一個實施例中，所述二氧化鋯氣凝膠膜的厚度為0.1-1mm，比表面積為300-700m²/g，熱分解溫度大于450℃；該厚度范圍內的二氧化鋯氣凝膠膜既可以很好的阻隔作用，又不影響電池的能量密度，該比表面積內的二氧化鋯氣凝膠膜既可以存儲更多的離子液體，又不影響電池的能量密度，二熱分解溫度大于450℃使其具有高耐熱性。