[發明專利]一種復合納米線固態電解質

有效

• 申請號: 202010501708.0
• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN111600070B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 白瑩;郜蒙蒙;趙慧玲;郁彩艷;尹延鋒
• 申請（專利權）人: 河南大學
• 主分類號: H01M10/056
• 分類號: H01M10/056;H01M10/058;H01M10/0525;H01M10/42;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 張真真

本發明提供了一種復合固態電解質，由LATP固態電解質和聚合物固態電解質復合，其中復合固態電解質具有以雙通AAO模板為骨架，LATP固態電解質和聚合物固態電解質填充滿雙通AAO模板的通孔，雙通AAO模板通孔中的所述復合固態電解質由第一部分和第二部分組成，第一部為LATP固態電解質，第二部分為聚合物固態電解質，第一部分位于與鋰電池正極接觸端，第二部分位于與鋰金屬負極接觸端。

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池的復合固態電解質，具體涉及一種Li_1.4Al_0.4Ti_1.6(PO₄)₃ (LATP)和聚合物復合的固態電解質。

背景技術

由于鋰離子電池具有高能量、功率密度高、自放電率低、循環壽命長等優點，已成為便攜式電子產品、電動汽車和無人機的主要儲能技術。然而，液體電解質易燃的安全問題和鋰枝晶生長問題仍然是鋰離子電池面臨的挑戰。固體電解質因其固有的不可燃性和機械穩定性受到人們的高度關注。利用固態電解質代替液態電解質被公認為是提升鋰離子電池循環壽命和安全性能的主要途徑之一。目前主流的固態電解質有兩種：聚合物固態電解質和無機陶瓷固態電解質。聚合物固態電解質具有良好的柔性、穩定的界面和易操作性，但其低溫下的鋰離子電導率較低。由鋰鹽分散至高分子材料，如聚乙二醇（PEO）、聚丙烯腈（PAN）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）等制成。無機陶瓷固態電解質常見材料包括鈣鈦礦型、石榴石型、NASICON、LISICON等電解質。這類電解質通常具有高的阻燃性，但離子電導率低、與電極的界面穩定性差、界面阻抗大，這些缺陷卻是液態電解質的優勢。因此，集聚合物電解質、無機陶瓷固態電解質甚至液態電解液之長的復合型固態電解質是一類極具潛力的高性能鋰離子電池電解質。目前常見的復合型固態電解質有層狀聚合物-無機復合固態電解質、混合型聚合物-無機復合固態電解質、無機-液態復合固態電解質和框架材料-液態復合固態電解質。但是進一步提高安全性、抑制鋰枝晶生長以及降低界面效應，是目前研究的重點。特別是LATP固態電解質和鋰金屬負極之間的直接接觸將引發嚴重的副反應，導致Ti⁴⁺還原為Ti³⁺，造成LATP結構不穩定和固態電解質-金屬鋰負極的界面離子電導率降低。申請號為CN201710533346的專利申請已經證實無機/有機界面和結構的可控構建和有效調制是制備高性能無機/有機復合固態電解質的有效手段，同時也是調節電極表面電化學反應、抑制不良副反應的重要方法。本發明在制備高性能LATP復合固態電解質的同時，解決了現有LATP固態電解質在應用過程中存在的主要問題。

發明內容

本發明的目的是解決現有復合固態電解質中LATP與鋰金屬負極接觸發生副反應，從而導致結構不穩定的問題。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種復合固態電解質，其特征在于，由LATP固態電解質與聚合物固態電解質復合，其中所述復合固態電解質具有以雙通AAO模板為骨架，所述LATP固態電解質和聚合物固態電解質填充滿雙通AAO模板的通孔，所述雙通AAO模板通孔中的所述復合固態電解質由第一部分和第二部分組成，所述第一部為LATP固態電解質，所述第二部分為聚合物固態電解質，所述第一部分位于與鋰電池正極接觸端，所述第二部分位于與鋰金屬負極接觸端。

具體地，一種復合納米線固態電解質，其特征在于，由LATP固態電解質和聚合物固態電解質復合，其中所述復合納米線固態電解質具有以雙通AAO模板為骨架的納米線結構，所述LATP固態電解質和聚合物固態電解質填充滿雙通AAO模板的通孔，所述雙通AAO模板通孔中的所述納米線結構由第一部分和第二部分組成，所述第一部分為LATP固態電解質，所述第二部分為聚合物固態電解質，所述第一部分位于與鋰電池正極接觸端，所述第二部分位于與鋰金屬負極接觸端。