[發明專利]一種V型納米線固態復合電解質的制備方法

有效

• 申請號: 202010646329.0
• 申請日: 2020-07-07
• 公開（公告）號: CN111740149B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 郁彩艷;蘇攀哲;白瑩;趙慧玲;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;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

本發明提供一種一種以V型納米線固態電解質的制備方法，選擇合適的V型AAO模板作為固態復合電解質的骨架，控制無機?有機復合固態電解質前驅體溶液中無機電解質顆粒和有機電解質顆粒的尺度，滿足使無機固態電解質顆粒被限制在V型AAO模板的寬口端，有機固態電解質填充滿V型AAO模板的窄口端，固化干燥后獲得穩定的電極/電解質界面，提高離子界面的傳輸速率。

技術領域

本發明屬于鋰電池領域，具體涉及一種納米線固態復合電解質的制備方法。

背景技術

固態鋰離子電解質作為全固態鋰離子電池中的重要組成部分，可分為三大類:無機固態電解質、有機聚合物固態電解質和有機-無機復合固態電解質。無機固態電解質目前研究較多的有硫化物和氧化物等。雖然硫化物電解質的室溫離子傳導率比較接近液態電解質，但其在空氣中不穩定，易與水反應產生有毒的H₂S氣體。氧化物電解質中的石榴石電解質、NASICON型電解質和鈣鈦礦型電解質的室溫離子電導率可達10^-4S/cm，還有較好的化學和電化學穩定性，但是它們存在著一些缺點，如硬和脆以及與電極之間的界面阻抗很大。與無機固態電解質相比，固態聚合物電解質(SPE)具有更好的柔性，而且更容易進行大規模生產。然而，目前廣泛研究的基于聚環氧乙烷(PEO)或聚丙烯腈(PAN)的SPE在室溫下通常表現出很低的離子電導率(10^-7S/cm)，但由于它們的離子電導率低和機械性能差，SPE尚未被廣泛使用。解決以上問題的有效方法是在其中引入無機粒子來制備復合固態電解質態聚合物電解質，例如張新波課題組提出了一種聚丙烯腈(PAN)-Li_1+xAl_xTi_2-x(PO₄)₃(0.2≤x≤0.5)(LATP)復合固態電解質，合成了PAN-LiClO₄-LATP復合固態電解質(CSE)，其鋰離子電導率、電化學穩定性和機械強度等性能都得到了顯著提高。但是上述PAN-LATP復合固態電解質中LATP作為填料，加入到PAN-LiClO₄體系中，CSE的鋰離子的傳導率最初隨LATP陶瓷粉末含量的增加而增加，在15wt.％時達到最大值，然而后在20wt.％時下降。復合固態電解質的鋰離子傳導率在高重量比(20wt.％)時降低主要是由于陶瓷顆粒發生了團聚，雖增加活性填料可以有效促進鋰離子在活性填料和聚合物電解質界面處快速傳導。然而，在達到一定的填料比后，由于高濃度的顆粒團聚會減少聚合物和陶瓷顆粒的界面，將會導致離子傳導率下降。張新波課題組也已意識到合成LATP納米線或者其他形貌結構可有利于阻止陶瓷填料團聚的結構來進一步提高固態聚合物電解質的鋰離子傳導率和機械強度，但是如何制備出LATP納米結構目前仍未被報道。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種納米線固態復合電解質的制備方法。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種納米線固態復合電解質的制備方法，包含以下步驟，如圖1所示：

步驟1，選擇合適的V型AAO模板作為固態復合電解質的骨架，V型AAO模板為雙通AAO模板，其孔道為錐形，上端開口孔徑大、下端下口孔徑小；

步驟2，制備無機-有機復合固態電解質前驅體溶液，控制前驅體溶液中無機電解質顆粒和有機電解質顆粒的尺度滿足使無機固態電解質顆粒被限制在V型AAO模板的寬口端，有機固態電解質填充滿型AAO模板的窄口端；

步驟3，將無機-有機復合固態電解質前驅體溶液填充入V型AAO模板的孔道中；

步驟4，固化干燥；重復步驟3和4，直至無機-有機復合固態電解質填充滿V型AAO模板的孔道。

優選地，所述無機固態電解質為LATP。

優選地，所述有機固態電解質為PAN-LiClO₄，其中PAN Mn＝150000。