[發(fā)明專利]一種復(fù)合電解質(zhì)材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111048838B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚霞銀
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/058;B82Y30/00
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 王洋

本發(fā)明提供了一種復(fù)合電解質(zhì)材料，包括：聚合物0.1～60質(zhì)量份；陶瓷型電解質(zhì)0.1～99.9質(zhì)量份；鋰鹽0～99.9質(zhì)量份。本發(fā)明陶瓷型電解質(zhì)通過高能球磨的方法制備成平均粒徑不同的納米導(dǎo)電顆粒，接著將聚合物、平均粒徑不同的混合納米導(dǎo)電顆粒、鋰鹽在相應(yīng)溶劑中按比例混合，得到聚合物復(fù)合電解質(zhì)材料的漿料，再將其制備成厚度為1～500μm的聚合物復(fù)合電解質(zhì)材料。本發(fā)明利用平均粒徑不同且粒徑分布較窄的混合納米導(dǎo)電顆粒在聚合物復(fù)合電解質(zhì)材料中的緊密堆積，減少了導(dǎo)電顆粒之間的空隙，形成了有效的鋰離子導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)通路，得到了高離子電導(dǎo)率的聚合物復(fù)合電解質(zhì)材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種復(fù)合電解質(zhì)材料及其制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池作為現(xiàn)在一種主要的儲能方式，具有較高的能量密度與較好的循環(huán)性能，已經(jīng)在人們的生產(chǎn)生活中得到廣泛應(yīng)用，且對其性能提出了進(jìn)一步的高要求；但是，現(xiàn)有的鋰離子電池體系的性能挖掘已經(jīng)基本接近其理論值，難以從本質(zhì)上進(jìn)一步提高。作為一種新的電池體系，以鋰金屬作為負(fù)極被認(rèn)為是最有應(yīng)用前景的下一代技術(shù)。不過，若是以目前鋰離子電池體系中的有機(jī)液體作為電解質(zhì)，一方面，其易泄漏且具有可燃性，可能造成一定的安全隱患；另一方面，有機(jī)液體對鋰金屬不夠穩(wěn)定，且在循環(huán)過程中易于形成鋰枝晶，從而限制了鋰金屬作為負(fù)極的應(yīng)用。所以，人們提出了用固體電解質(zhì)取代有機(jī)液體電解質(zhì)，且以綜合了陶瓷結(jié)構(gòu)型電解質(zhì)與聚合物電解質(zhì)優(yōu)點(diǎn)的陶瓷/聚合物復(fù)合電解質(zhì)材料作為一種主要的技術(shù)方向。

目前聚合物復(fù)合電解質(zhì)材料中的陶瓷結(jié)構(gòu)型電解質(zhì)導(dǎo)電顆粒堆積松散，大都需要較多的聚合物粘結(jié)劑，難以形成有效的鋰離子導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)通路，進(jìn)而抑制了聚合物復(fù)合電解質(zhì)材料離子電導(dǎo)率的提高。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種復(fù)合電解質(zhì)材料，本發(fā)明提供的復(fù)合電解質(zhì)材料具有高離子電導(dǎo)率。

本發(fā)明提供了一種復(fù)合電解質(zhì)材料，包括：

聚合物0.1～60質(zhì)量份；

陶瓷型電解質(zhì)0.1～99.9質(zhì)量份；

鋰鹽0～99.9質(zhì)量份。

優(yōu)選的，所述聚合物選自聚醚系列、聚偏氟乙烯系列、聚甲基丙烯酸酯系列、聚丙烯腈系列、聚苯乙烯系列、聚碳酸酯系列、聚氯乙烯系列、聚酰胺系列、聚酰亞胺系列和環(huán)氧樹脂系列中的一種或幾種；鋰鹽選自LiN(CF₃SO₂)₂、LiN(FSO₂)₂、LiClO₄、LiCF₃SO₃、LiBF₄、LiPF₄、LiAsF₆和LiB(C₂O₄)₂中的一種或幾種。

優(yōu)選的，所述陶瓷型電解質(zhì)選自具有式Ⅰ、式Ⅱ、式Ⅲ、式Ⅳ、式Ⅴ、式VI通式中的一種或幾種；

x Li₂S·(1-x)P₂S₅式Ⅰ；

式Ⅰ中，0x1；

Li_4-xGe_1-xP_xS₄式Ⅱ；

式Ⅱ中，0x1；

Li_10+xG_1+xP_2-xS₁₂式Ⅲ；

式Ⅲ中，x＝1或2，所述G為Si、Ge或Sn；