[发明专利]一种复合固态电解质的制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及电池材料技术领域，尤其涉及一种复合固态电解质的制备方法。

【背景技术】

目前，锂离子电池使用的电解质为有机液体电解质，当锂离子电池被滥用、内部短路或过热时，很容易将有机液体引燃，导致锂离子电池起火爆炸。固态电解质具有安全性高、工作温度区间广、电化学窗口宽、循环性能好且可防止锂枝晶刺穿等特点受到广泛关注，固态电解质分为有机固态电解质和无机固态电解质两类。

PEO(聚氧化乙烯)基聚合物电解质作为有机固态电解质材料的一种，具有较好的的柔韧性及拉伸剪切性能，且易于制备成柔性可弯折电池，然而，PEO基聚合物电解质，室温的离子电导率偏低，难以满足室温下锂离子电池的应用。相对于聚合物固体电解质，无机固体电解质能够在宽的温度范围内保持较高的化学稳定性，电化学窗口宽，机械强度更高，其中，LGPS(无机陶瓷类电解质，Li₁₀GeP₂S₁₂)型无机固态电解质具有较高的室温电导率，成为最有应用前景的电解质材料之一。然而，LGPS型无机固体电解质脆性较大、柔韧性差、制备工艺复杂、成本较高。

鉴于此，实有必要提供一种新型的复合固态电解质的制备方法以克服以上缺陷。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种离子电导率高、电化学窗口宽、对金属锂结构稳定、机械加工性能好且界面稳定性好的复合固态电解质的制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种复合固态电解质的制备方法，包括如下步骤：步骤一：取聚氧化乙烯单体及添加剂溶于有机溶剂中，一定温度下搅拌，过滤，制得高分子聚合物；步骤二：取步骤一制得的高分子聚合物及聚苯乙烯单体，加入Ru(Cp^*)Cl(PPh₃)₂后溶入有机溶剂中，一定温度下搅拌，过滤干燥后制得PEO-PST两相聚合物；步骤三：取Li₂S、P₂S₅、GeS₂、Al₂S₃、BaS按照一定比例放入球磨罐中球磨均匀，将球磨后的粉体压制成圆片，将圆片微波加热后制得Al、Ba掺杂的固态电解质材料LABGPS；步骤四：将步骤二制得的PEO-PST两相聚合物及步骤三制得的固态电解质材料LABGPS混合，加入锂盐，溶解分散于溶剂四氢呋喃及丙酮的混合溶液中，搅拌至形成均匀溶胶后转移至模具中，干燥去除溶剂，然后转移至真空烘箱内进行真空干燥，制得最终的复合固态电解质PEO-PST-LABGPS。

在一个优选实施方式中，所述步骤一中的添加剂为PhCOCHCl₂、RuCl₂(PPh₃)₃及二丁胺的混合溶液。

在一个优选实施方式中，所述步骤一中的搅拌温度为80℃，搅拌时间为2h。

在一个优选实施方式中，所述步骤一及步骤二中的有机溶剂为甲苯溶液。

在一个优选实施方式中，所述步骤二中的搅拌温度为100℃，搅拌时间为4h。

在一个优选实施方式中，所述步骤三中的Li₂S、P₂S₅、GeS₂、Al₂S₃、BaS中的Ge、P、S三个元素的摩尔比为Ge：P：S＝1：2：12，Li、Al、Ba三个元素的摩尔比为Li：Al：Ba＝10-3x-2y：x：y，其中，0.01≤x≤0.2，0.05≤y≤0.3。

在一个优选实施方式中，所述步骤三中微波加热的温度为550℃，加热时间为4h。

在一个优选实施方式中，所述步骤四中混合的PEO-PST两相聚合物及固态电解质材料LABGPS的质量分数分别为30％及70％。

在一个优选实施方式中，所述步骤四中加入的锂盐为LiClO₄；所述LiClO₄中的锂元素与PEO-PST两相聚合物中的氧化乙烯单体的物质的量之比为0.03～0.08。

在一个优选实施方式中，所述步骤四中真空烘箱内的温度为120℃，真空干燥的时间为24h。

相比于现有技术，本发明提供的复合固态电解质的制备方法，所制备的复合固态电解质的离子电导率高、电化学窗口宽、对金属锂结构稳定、机械加工性能好且界面稳定性好，所对应的全固态锂电池的充放电性能及循环性能优异。

【附图说明】