[發明專利]一種固態電解質及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202111247069.0
• 申請日: 2021-10-26
• 公開（公告）號: CN116024672A
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 李光;王賀團;彭威;姜澤明;張晶晶;金俊弘
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00;D01D5/34;D01F1/08;D01F6/18;D01F8/08;D04H1/728;D06M11/38;D06M13/188;D06M11/155;H01M12/06;D06M101/28
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙) 11550
• 代理人: 馬營營

1.一種固態電解質，包括：纖維膜和電解液的復合物，其中，所述纖維膜由中空纖維構成，所述中空纖維包括周向的纖維壁和芯部的中空部分，所述纖維壁具有孔結構，所述電解液填充于所述芯部的中空部分和所述纖維壁的孔結構中。

2.根據權利要求1所述的固態電解質，其特征在于，

所述中空纖維的平均直徑為50-2000nm，優選為500～1500nm；和/或，

所述孔的內徑范圍為5～200nm，優選為40～180nm。

3.根據權利要求1所述的固態電解質，其特征在于，所述中空纖維的平均中空度為10～80％，優選為20～70％，其中，中空度的定義為中空部分的截面積與纖維整個截面積之比。

4.根據權利要求1所述的固態電解質，其特征在于，所述中空纖維由含腈基的聚合物制備而成，優選地，所述中空纖維由丙烯腈均聚物聚丙烯腈、含聚丙烯腈的共聚物中的一種或兩種的組合。

5.根據權利要求1所述的固態電解質，其特征在于，所述電解液為堿與鋅鹽的混合水溶液，優選地，所述堿選自氫氧化鉀、氫氧化鈉中的至少一種；鋅鹽選用醋酸鋅或者氯化鋅的一種。

更優選地：在所述電解液中，堿的摩爾濃度為1～10mol/L，優選為2～8mol/L；和/或，鋅鹽的摩爾濃度為0.01～1mol/L，優選為0.05～0.5mol/L。

6.根據權利要求1～5之一所述的固態電解質，其特征在于，在所述固態電解質中，所述電解液的重量為所述中空纖維的重量的2～50倍，優選為10～35倍。

7.一種固態電解質的制備方法，優選用于制備權利要求1～6之一所述固態電解質，所述制備方法包括：先獲得所述纖維膜，再將所述纖維膜置于所述電解液中浸漬，得到所述固態電解質。

8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述纖維膜在所述電解液中放置的時間為5～60h，優選為20～40h。

9.根據權利要求7或8所述的制備方法，其特征在于，所述纖維膜采用下述方法獲得：

(1)準備皮層紡絲液和芯層紡絲液：將非水溶性聚合物、成孔劑和溶劑混合形成所述皮層紡絲液，將成孔劑與溶劑混合形成所述芯層紡絲液；

(2)以皮層紡絲液為皮層、芯層紡絲液為芯層，采用同軸靜電紡絲仿制實心纖維膜；

(3)將所述實心纖維膜浸泡于水中，去除成孔劑，然后干燥得到所述纖維膜；

優選地，采用一次性注射器分別抽取上述皮層紡絲液和芯層紡絲液，進行同軸靜電紡絲。

10.根據權利要求9所述的制備方法，其特征在于，

所述成孔劑為水溶性聚合物，優選自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇中的至少一種；和/或，

在所述皮層紡絲液中，所述非水溶性聚合物的重量濃度為5～40wt％；和/或，所述成孔劑的重量濃度為2～15wt％；和/或，

在所述芯層紡絲液中，所述成孔劑的重量濃度為20～70wt％，優選為30～50wt％。

11.根據權利要求9所述的制備方法，其特征在于，

在步驟(2)中，所述同軸靜電紡絲的參數為：溫度為10-40℃，電壓為5-50KV，噴出流速為0.1-1mL/h，針頭與接收板的距離為5-50cm；和/或，

在步驟(3)中，所述浸泡的時間為10-70h；和/或，浸泡的溫度為10～80℃；和/或，

在步驟(3)中，所述干燥的溫度為40～90℃；和/或，所述干燥的時間為2～40h。

12.利用權利要求7～11之一所述制備方法得到的固態電解質。

13.權利要求1～6之一所述固態電解質或利用權利要求7～11之一所述制備方法得到的固態電解質在空氣電池中的應用，尤其在鋅空氣電池中的應用。