[發明專利]一種具有高強度、高離子電導率的環氧基固態電解質

有效

• 申請號: 202010492380.0
• 申請日: 2020-06-03
• 公開（公告）號: CN111600069B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 李元慶;董光河;王向前;黃培;付紹云
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H01M10/056
• 分類號: H01M10/056;H01M10/058;H01M10/052;H01M10/42
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1.一種具有高強度、高離子電導率的環氧基固態電解質，所述的環氧基固態電解質按重量份由下述組分組成：

所述表面預處理短切碳纖維由商業化碳纖維經表面預處理而得，表面預處理過程包括如下步驟：

(a)短切：將商業化的碳纖維剪切為長度為0.5～2mm的短切碳纖維；

(b)去上漿劑：將短切碳纖維置于60～80℃的丙酮溶液中浸泡12～36h，然后真空干燥去除多余溶劑；或將短切碳纖維置于400～600℃的惰性氣體中加熱0.1～1h；至少采用上述一種方式對碳纖維進行處理，以去除碳纖維表面的上漿劑；

(c)引入表面官能基團：將去上漿劑的短切碳纖維置于30～80℃的強酸或強堿溶液中處理6～36h，然后用去離子水洗凈、干燥，所述強酸溶液為濃硝酸和濃硫酸的至少一種，所述強堿溶液為氫氧化鈉溶液(0.1～1mol/L)；或將去上漿劑的短切碳纖維置于400～500℃的空氣中氧化處理0.1-1h；至少采用上述一種方式對碳纖維表面進行處理，以在碳纖維表面引入含氧官能基團。

2.根據權利要求1所述的環氧基固態電解質，其中的環氧樹脂是由雙官能團環氧樹脂和多官能團環氧樹脂的混合物組成；所述雙官能團環氧樹脂為E51環氧樹脂和NPEF-170環氧樹脂中的至少一種，所述多官能團環氧樹脂為4,5-環氧己烷-1,2-二甲酸二縮水甘油酯(TDE-85)和4,4'-二氨基二苯甲烷環氧樹脂(AG-80)中的至少一種。

3.根據權利要求1所述的環氧基固態電解質，其中的固化劑為苯酮四羧酸二酐(BTDA)，二氨基二苯砜(DDS)和聚醚胺(D230)中的至少一種。

4.根據權利要求1所述的環氧基固態電解質，其中的離子液體為咪唑類離子液體和吡啶類離子液體中的一種，所述咪唑類離子液體為1-乙基-3甲基咪唑雙(三氟甲烷磺酰)亞胺(EMIM-TFSI)、1-乙基-3-甲基咪唑四硼酸酯(EMIM BF₄)；所述吡啶類離子液體為1-乙基吡啶鹽酸鹽(C₇H₁₀ClN)、1-乙基吡啶氫溴酸鹽(C₇H₁₀BrN)。

5.根據權利要求1所述的環氧基固態電解質，其中的鋰鹽為雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰(LiTFSI)和六氟磷酸鋰(LiPF₆)中的至少一種。

6.根據權利要求1所述的一種具有高強度、高離子電導率的環氧基固態電解質的制備方法，其特征在于包括如下步驟：

(a)混合：將50～70份鋰鹽溶解在120～160份離子液體中，獲得離子液體電解質；然后在離子液體電解質中加入100份環氧樹脂和1～6份表面預處理短切碳纖維，在40～70℃下混合均勻；然后加入35～45份固化劑，混合均勻，得到預混液；

(b)固化：將預混液置于75～160℃下，固化2～6h，降至室溫后即得到環氧基固態電解質；

7.根據權利要求1所述的一種具有高強度、高離子電導率的環氧基固態電解質用于固態鋁殼鋰電池、固態軟包鋰電池、鋰金屬電池以及纖維增強的結構型固體電池。