[發明專利]一種氟化添加劑增強穩定性的復合固態電解質及制備方法

有效

• 申請號: 202010175134.2
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111463477B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 米宏偉;李皓宇;張培新
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H01M10/056
• 分類號: H01M10/056;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 劉芙蓉;孫果

本發明提供一種氟化添加劑增強穩定性的復合固態電解質及制備方法，其包括步驟：在聚合物模板溶液中加入前驅體，加入鹽酸形成溶膠；將溶膠倒入模具中，得到凝膠前驅體；將凝膠前驅體煅燒得到一次氧化物固態電解質；將聚合物粘結劑溶解于水溶液中，加入一次氧化物固態電解質并攪拌，得到氧化物?聚合物復合片，其煅燒得到二次氧化物固態電解質；將二次氧化物固態電解質與聚合物固態電解質、鋰鹽混合均勻，倒入模具得到聚合物?氧化物復合固態電解質，其與氟化添加劑通過輥壓的方式均勻混合，得到復合固態電解質。本發明引入氟代碳酸乙烯酯來使復合固態電解質在電池循環過程中形成富含氟化鋰的界面層，增強了復合固態電解質對金屬鋰的穩定性。

技術領域

本發明涉及鋰電池材料領域，尤其涉及一種氟化添加劑增強穩定性的復合固態電解質及其制備方法。

背景技術

鋰電池因具有比能量高、無記憶效應、使用壽命長、工作電壓高以及環境友好等優點，已成為當今新能源和新材料研究的一個重點。鋰電池作為動力電池廣泛應用于新能源汽車，然而現使用的液態電解質與高能量密度電極時，容易產生隔膜損壞、導致正負極相互接觸發生短路使得電池內部溫度急劇升高、從而引燃電解液甚至發生爆炸等安全性問題。目前還沒有一種材料能夠完全解決汽車動力系統所需要的高能量密度鋰電池所需要的安全的標準。

解決鋰電池安全問題的一大突破口為電解質。用全固態電解質取代電解液，是目前國內外的重點研究方向。由于完全取代了傳統可燃電解液的使用，全固態電解質在使用上有著更高的安全性，有利于高能量密度鋰電池的推廣應用。全固態電解質的優點在于高機械強度和高安全性，但是氧化物型固態電解質鋰離子傳導率較低(大多數集中在10^-5S·cm^-1左右)、硫化物型固態電解質鋰離子傳導率高(10^-3S·cm^-1～10^-2S·cm^-1)卻制備保存條件十分苛刻、聚合物固態電解質對金屬鋰的電化學穩定性較低、無機固態電解質與電極的固-固界面接觸性能差等這些缺點制約了全固態電解質的應用。

因此，現有技術還有待于改進和發展。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種氟化添加劑增強穩定性的復合固態電解質及其制備方法，旨在解決現有技術中固態電解質對金屬鋰電化學穩定性差、固-固界面接觸等問題。

本發明的技術方案如下：

一種氟化添加劑增強穩定性的復合固態電解質的制備方法，其中，包括以下步驟：

A、將聚合物模板加入到水溶液中，然后進行加熱攪拌溶解，得到聚合物溶液；其中所述聚合物模板具有羥基官能團；

B、在所述聚合物溶液中，加入硝酸鋰、六水硝酸鑭、二(2-羥基丙酸)二氫氧化二銨合鈦，并攪拌均勻，得到混合液，再加入酸形成溶膠；

C、將上述溶膠倒入模具中，干燥得到凝膠前驅體；

D、將上述凝膠前驅體在空氣條件下進行煅燒，得到一次氧化物固態電解質；

E、將聚合物粘結劑加熱溶解于水溶液中，然后加入一次氧化物固態電解質并攪拌均勻，干燥得到氧化物-聚合物復合片；

F、將上述氧化物-聚合物復合片進行煅燒并保溫，得到二次氧化物固態電解質；

G、將上述二次氧化物固態電解質與聚合物固態電解質、鋰鹽在溶劑中攪拌混合均勻，倒入模具在空氣中干燥得到聚合物-氧化物復合固態電解質；

H、將上述聚合物-氧化物復合固態電解質與氟化添加劑通過輥壓的方式均勻混合，得到復合固態電解質。

進一步地，步驟A中，所述加熱溫度為50～80℃，攪拌溶解的時長為0.5～2h；