[發明專利]一種固態電池用雙功能固態電解質的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202011622041.6
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112768749A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 苑克國;葛志浩;李立飛;王華宇;何華俊;王麗平
• 申請（專利權）人: 天目湖先進儲能技術研究院有限公司
• 主分類號: H01M10/056
• 分類號: H01M10/056;H01M10/0564;H01M10/058;H01M10/0525;C08G73/06;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 常州國洸專利代理事務所(普通合伙) 32467
• 代理人: 杜杰

本發明涉及一種固態電池用雙功能固態電解質的制備方法及其應用，屬于化學電源技術領域。本發明利用多巴胺在弱堿性溶液環境中氧化聚合生成納米聚多巴胺高分子聚合物，在惰性氣氛中高溫加熱時生成含有氮元素的高導分子納米包覆層的特點，通過在快離子導體表面上包覆聚多巴胺高分子納米炭層，提高快離子導體的界面穩定性、功率性能和空氣穩定性，使其既能導通離子又能導通電子，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種固態電池用雙功能固態電解質的制備方法及其應用，屬于化學電源技術領域。

背景技術

目前，鋰離子電池在現實社會生活中正得到越來越廣的應用,然而傳統的鋰離子電池所用的有機電解液雖具有很高的離子電導率、電極/電解液界面易控、工藝處理方便等優點,但有機電解液的可燃性使得電池尤其是大容量時存在較大的安全隱患,另外有限的電化學窗口使得其在高電壓電池體系遇到不少困難。而使用高離子電導率的固體電解質所組裝的固態電池有望較好地提高電池安全性并實現高的能量密度，然而在研發可實用化的固態電池的進程中，人們發現固態電池的能量密度/功率密度低及其長期循環穩定性差、固態電極/電解質界面不穩定和固態電解質在空氣中化學穩定性低，這些是不容忽視并且可能也是目前電池實現商業化應用最難解決的問題。

有鑒于上述的缺陷，本設計人，積極加以研究創新，以期創設一種固態電池用雙功能固態電解質的制備方法及其應用，使其更具有產業上的利用價值。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種固態電池用雙功能固態電解質的制備方法及其應用。本發明利用多巴胺在弱堿性溶液環境中氧化聚合生成納米聚多巴胺高分子聚合物，在惰性氣氛中高溫加熱時生成含有氮元素的高導分子納米包覆層的特點，通過在快離子導體表面上包覆聚多巴胺高分子納米炭層，提高快離子導體的界面穩定性、功率性能和空氣穩定性，使其既能導通離子又能導通電子，具有廣闊的應用前景。

本發明的一種固態電池用雙功能固態電解質的制備方法，具體制備步驟為：

將100質量份的快離子導體、1～50質量份的碳酸銨、碳酸氫銨、六次甲基四胺、尿素中的一種或多種和1～50質量份的多巴胺，依次分散在1～500質量份的溶劑中，高能球磨1～24h，然后在氮氣或者氬氣惰性氣體氛圍中以3～10℃/min的升溫速率加熱至700～900℃，保溫煅燒1～24h，出料，得到固態電池用雙功能固態電解質復合材料。

進一步的，所述快離子導體為LixLa₃M₂O₁₂,M＝Nb、Ta、Ti、Zr，x＝5、7；Li_1+xAl_xN_2-x(PO₄)₃,N＝Ti、Ge、Zr；Li₁₀MP₂S₁₂,M＝Ge、Si、Sn；Li_10±1MP₂X₁₂(M＝Ge、Si、Sn、Al或P；X＝O、S或Se)；Li₆PS₅Cl、Li_9.54Si_1.74P_1.44S_11.7Cl_0.3、Li_3.25Ge_0.25P_0.75S₄、Li₃PS₄、Li₄GeS₄。

進一步的，所述的溶劑為水、二甲基亞砜、N,N-二甲基甲酰胺、環丁砜、N,N-二甲基乙酰胺、丙酮、異丙醇、吡啶、丙酮、二氧六環、乙醇、N-甲基吡咯烷酮、乙酸乙酯、四氫呋喃中的一種或多種。

一種固態電池用雙功能固態電解質的應用，用所述固態電池用雙功能固態電解質作為原料，制備軟包鋰電池。

借由上述方案，本發明至少具有以下優點：