[發(fā)明專利]一種具有鋰離子傳導(dǎo)的介孔納米粒子凝膠復(fù)合電解質(zhì)及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010095715.5
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111224154B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林原;張思東;解東梅;方艷艷;周曉文
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 關(guān)暢

1.一種具有鋰離子傳導(dǎo)的介孔納米粒子凝膠復(fù)合電解質(zhì)，包括表面修飾介孔納米粒子、聚合物、離子液體和鋰鹽制成；

所述表面修飾介孔納米粒子為介孔納米粒子使用硅烷偶聯(lián)劑進行表面修飾得到；

所述介孔納米粒子為硅基介孔材料；

所述硅烷偶聯(lián)劑選自巰丙基三甲氧基硅烷和/或巰丙基三乙氧基硅烷；

制備所述表面修飾介孔納米粒子的方法包括如下步驟：將所述介孔納米粒子與甲苯混合，在惰性氣氛中加入所述硅烷偶聯(lián)劑，進行保溫攪拌反應(yīng)，得到巰基化的介孔氧化硅；在所述惰性氣氛中將所述巰基化的介孔氧化硅與過氧化氫溶液混合反應(yīng)，得到濕料；將所述濕料加入硝酸鋰的水溶液中攪拌反應(yīng)，即得到所述表面修飾介孔納米粒子。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凝膠復(fù)合電解質(zhì)，其特征在于：所述表面修飾介孔納米粒子、所述離子液體和所述鋰鹽與所述聚合物的質(zhì)量比為0.5～6:0.5～0.8:2～6:10。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凝膠復(fù)合電解質(zhì)，其特征在于：所述介孔納米粒子與所述硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為1:1.5～4；

所述保溫攪拌反應(yīng)的溫度為30～50℃，時間為12～24h；

所述過氧化氫溶液的質(zhì)量百分含量為10％～30％；與所述過氧化氫溶液反應(yīng)的時間為6～10h；

所述硝酸鋰的水溶液的濃度為1～2mol/L；

加入所述硝酸鋰的水溶液后的反應(yīng)時間為6～10h；

所述惰性氣氛包括氮氣或氬氣。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的凝膠復(fù)合電解質(zhì)，其特征在于：所述聚合物選自聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚氧化乙烯和聚丙烯腈中的至少一種；

所述聚合物聚偏氟乙烯-六氟丙烯的重均分子量為30×10⁴～50×10⁴；所述聚氧化乙烯的重均分子量為60×10⁴～100×10⁴；所述聚丙烯腈的重均分子量為15×10⁴～30×10⁴；

所述離子液體為1-乙基-3-甲基咪唑啉雙(三氟甲基磺酰基)亞胺、1-己基-3-甲基吡啶雙(三氟甲磺酰基)亞胺鹽和1-(2-羥基乙基)-3-甲基咪唑雙(三氟甲磺酰基)亞胺鹽中的至少一種；

所述鋰鹽為雙三氟甲磺酰亞胺鋰和/或高氯酸鋰。

5.權(quán)利要求1-4中任一項所述的介孔納米粒子凝膠復(fù)合電解質(zhì)的制備方法，包括如下步驟：1)將所述聚合物、所述鋰鹽、所述表面修飾介孔納米粒子與有機溶劑混合后，澆注到模具上流延成膜，真空干燥，得到復(fù)合電解質(zhì)膜；

2)將所述復(fù)合電解質(zhì)膜在所述鋰鹽的所述離子液體溶液中浸泡，即得到所述具有鋰離子傳導(dǎo)的介孔納米粒子凝膠復(fù)合電解質(zhì)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于：所述有機溶劑為乙腈和/或丙酮；

所述模具的材料為聚四氟乙烯；

步驟2)中，所述浸泡的時間為4～8h；

步驟1)中，所述聚合物、所述鋰鹽、所述表面修飾介孔納米粒子的質(zhì)量比為10:3～4:0.5～6；

步驟2)中，所述鋰鹽的所述離子液體溶液的摩爾濃度為0.6～2mol/L。

7.權(quán)利要求1-4中任一項所述具有鋰離子傳導(dǎo)的介孔納米粒子凝膠復(fù)合電解質(zhì)在制備鋰離子電池中的應(yīng)用。

8.一種表面修飾介孔納米粒子，為權(quán)利要求1-4中任一項所述的凝膠復(fù)合電解質(zhì)中所述表面修飾介孔納米粒子。

9.權(quán)利要求8所述表面修飾介孔納米粒子的制備方法，包括如下步驟：將所述介孔納米粒子與甲苯混合，在惰性氣氛中加入所述硅烷偶聯(lián)劑，進行保溫攪拌反應(yīng)，得到巰基化的介孔氧化硅；在所述惰性氣氛中將所述巰基化的介孔氧化硅與過氧化氫溶液混合反應(yīng)，得到濕料；將所述濕料加入硝酸鋰的水溶液中攪拌反應(yīng)，即得到所述表面修飾介孔納米粒子。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于：所述介孔納米粒子與所述硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為1:1.5～4；

所述保溫攪拌反應(yīng)的溫度為30～50℃，時間為12～24h；

所述過氧化氫溶液的質(zhì)量百分含量為10％～30％；與所述過氧化氫溶液反應(yīng)的時間為6～10h；

所述硝酸鋰的水溶液的濃度為1～2mol/L；

加入所述硝酸鋰的水溶液后的反應(yīng)時間為6～10h；

所述惰性氣氛包括氮氣或氬氣。