[发明专利]PVDF/Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3固态双相电解质薄膜材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种固态双相电解质薄膜及其制造方法，属材料领域。

背景技术

随着环境污染、能源危机与资源短缺等问题的日益突出，世界各国越来越高度重视高效、 清洁、可再生能源以及电动交通工具等相关技术的发展。

锂离子电池作为化学电源中一种能源形式，具有工作电压高、能量密度大、重量轻、体 积小、循环寿命长、绿色环保等优点，在移动电子电器、电动工具、大型贮能、电动交通动 力电源等方面具有广阔的应用前景。但目前的液态锂离子电池含有大量高可燃性液体有机电 解质，电池(特别是动力电池)的安全性、高温贮存性能和高温循环性能等问题至今尚未真 正解决。

聚合物锂离子电池具有比能量高、安全，形状灵活可变，能抑制枝晶生长，缓冲充放电 过程中电极体积变化，减少液态电解质的反应性等优点，是锂离子电池的重要发展方向。电 解质薄膜是聚合物锂离子电池的关键组件之一，良好的电解质膜应具有高的离子电导率，低 的电子电导率，稳定的电化学性能，较宽的电化学窗口，以及良好的机械性能。

目前工业上应用较为广泛的聚合物锂离子都是采用美国Bellcore工艺制备微孔型聚合物 电解质。虽然增塑/萃取方法可使聚合物膜的微孔结构得到改善，电解质的离子电导率也能达 到电池应用要求，但该方法存在工艺流程长、操作复杂，成本高等问题。如何以简单的工艺 获得性能良好的聚合物电解质膜并进一步提高聚合物电解质膜的离子导电率、机械强度和电 化学性能对聚合物锂离子电池及薄膜电池的发展有着重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种固态双相电解质薄膜材料，以提高聚合物电解质膜的离子导电 率与机械强度，并具有较宽的电化学稳定窗口，从而满足薄膜锂离子电池的需要。具体技方 案如下：

(1)溶胶凝胶法合成Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃粉末：将Li(CH₃COO)·2H₂O与Al(NO₃)₃·9H₂O加入 乙二醇甲醚中，待完全溶解后加入PO(OC₄H₉)₃，然后再加入Ti(OC₄H₉)₄并不断搅拌， Li(CH₃COO)·2H₂O，Al(NO₃)₃·9H₂O，Ti(OC₄H₉)₄，PO(OC₄H₉)₃的加入量按物质的量的比为 1.35～1.50∶0.3∶1.7∶3加入，将得到的溶液于120～140℃恒温加热2～4小时形成凝胶，干凝胶 于800～880℃空气中煅烧3～6小时，随炉冷却后球磨，过筛，得到颗粒粒径小于2μm的 Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃粉末。