[發明專利]一種復合固態電解質及其制備方法

有效

• 申請號: 202010911756.7
• 申請日: 2020-09-02
• 公開（公告）號: CN112018440B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 馮聯友;王興;趙俊偉;景慧娟
• 申請（專利權）人: 安徽天時新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;H01M10/0525;H01M10/42
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本發明涉及固態電解質技術領域，特別涉及一種復合固態電解質及其制備方法，所述的方法包括：(1)制備多孔纖維；(2)制備摻雜有多孔纖維的聚醋酸乙烯酯復合乳液；(3)在惰性氣體的保護下，將上述摻雜有多孔纖維的聚醋酸乙烯酯復合乳液分散到有機溶劑中，加入造孔劑，再流延成膜，經真空干燥處理即得凝膠聚合物薄膜；(4)將干燥處理后的凝膠聚合物薄膜在惰性氣體的保護下浸沒到鋰鹽電解液中浸漬處理，取出即得所述的復合固態電解質；本發明提供的復合固態電解質，不但有聚合物鏈段運動對鋰離子的傳遞運輸，又有鋰離子在增塑劑提供的液態微相中的高效遷移，進而確保了較高的離子電導率。

技術領域

本發明涉及固態電解質技術領域，特別涉及一種復合固態電解質及其制備方法。

背景技術

上個世紀90年代以來，鋰離子電池得到了大力發展，逐步的應用于移動電子設備和電動汽車等領域中，隨著鋰離子電池的大規模應用，其安全問題也不容忽視，由于傳統鋰離子電池中含有大量易燃易爆的有機液態電解液，當電池過充過放或者發生沖擊碰撞時，容易導致電池的燃燒甚至是爆炸。鋰離子電池的安全性問題也限制了鋰離子電池進一步的大規模應用。為此，研究人員提出了全固態鋰電池，其包括正極、負極和固態電解質組成，不含有任何液體電解液，因此克服了液態電解液所具有的缺陷，有望從根本上解決液態電解液所帶來的安全性問題，進而使全固態鋰電池具備廣闊的應用前景。

目前主流的固態電解質包括無機固態電解質、聚合物或復合物固態電解質、薄膜固態電解質。其中，無機固態電解質已經報道的類型有鈣鈦礦型，NASICON型，石榴石型，硫化物型。典型的鈣鈦礦固態電解質是Li_3xLa_2/3-xTiO₃，具有優異的鋰離子導電性，在室溫下達到10^-3S/cm。盡管這種材料引起了很多研究者的興趣，但它在鋰電池方面的應用被認為是不合適的，因為材料和金屬鋰的接觸會減少Ti⁴⁺數量。NASICON型復合物在十九世紀六十年代首次被發現，經過Na_1+xZr₂Si_xP_3-xO₁₂類材料的發展后在1976年命名為“NASICON”。NASICON型材料被認為是很適合高壓固態電解質電池的固體電解質。石榴石型材料的通式為A₃B₂Si₃O₁₂，A陽離子和B陽離子分別是八配位和六配位，從1969年第一次發現Li₃M₂Ln₃O₁₂(M＝W或者Te)后，一系列石榴石型材料被相繼發現，典型的系統有Li₅La₃M₂O₁₂(M＝Nb或Ta),Li₆ALa₂M₂O₁₂(A＝Ca,Sr或Ba；M＝Nb或Ta),Li_5.5La₃M_1.75B_0.25O₁₂(M＝Nb或Ta；B＝In或Zr)和立方晶系Li₇La₃Zr₂O₁₂和Li_7.06M₃Y_0.06Zr_1.94O₁₂(M＝La,Nb或Ta)，其中Li_6.5La₃Zr_1.75Te_0.25O₁₂在室溫下的離子導電性高達1.02×10^-3S/cm。在1986年開始研究硫化物型的固態電解質Li₂S-SiS₂系統，此后該系統開始被廣泛研究，報道中的最高的導電性材料是摻雜Li₃PO₄的Li₂S-SiS₂體系，導電性可達6.9×10^-4S/cm。