[发明专利]一种三明治结构固态电解质的制备方法

说明书

本发明涉及一种二次电池，特别涉及一种可充电锂电池，应用于电化学储能装置技术领域。本发明是提供一种新型聚合思路合成联苯胺衍生物，再将其与含有纳米二氧化硅管或三氧化二铝的电解质膜复合，实现三明治结构固态电解质制备的方法。本发明制备工艺简单，安全性高，对设备和工艺条件的要求低，有利于推广应用。

技术领域

本发明涉及一种二次电池，特别涉及一种可充电锂电池，应用于电化学储能装置技术领域。

背景技术

随着便携式电子设备和新兴可穿戴技术的快速发展，人们对具有高能量密度的化学电源的需求不断加大，电池系统已逐渐成为电子设备中的性能瓶颈。目前的商用高能量密度电池系统中，锂离子电池以其较高的能量密度占据市场主导地位，但其能量密度已逼近理论极限。发展具有更高能量密度的下一代电池系统具有重要意义。

随着锂离子电池实用化的发展，传统液态电解液在实际应用过程中泄露、易燃及爆炸等缺陷加快了固态电解质的飞速发展。固态电解质可用来制备全固态高能密度可充电式锂离子电池，其具有安全性能高、寿命长等特点。固态电解质主要分为两类：无机固态电解质和聚合物固态电解质，但两者都存在一定需要解决的问题。例如，无机固态电解质由于其性脆的特点而难以满足各种应用场合，且其较高的界面电阻也限制了其发展，但同时有机固态电解质室温电导率较低是其主要缺陷。基于以上考虑，复合固态电解质的发展引起越来越多的关注。

传统聚合物固态电解质中，聚氧化乙烯(PEO)由于其良好的成膜性及粘弹性成为研究最为广泛的聚合物固态电解质，但其室温条件下结晶度较高导致室温电导率较低是限制其发展的主要原因。而众多改性方法中掺杂无机物是一种重要的改性方法，以具有微米或纳米尺寸的金属氧化物作为主要的无机添加剂，如三氧化二铝(Al₂O₃)、二氧化硅(SiO₂)等，由于无机颗粒的加入在颗粒与聚合物截面上形成晶体缺陷和自由体积，降低了聚合物基体的结晶度，从而提高了体系的电导率。而二氧化硅(SiO₂)管由于其二维结构能够更有效地降低聚氧化乙烯(PEO)结晶度，但由于其对电子具有导通性，若直接进行SiO₂管/PEO复合有可能会造成电池的短路。因此，需要设计有机层-复合层-有机层的三明治结构以满足实际应用要求。

基于以上分析，若能制备导电性较好的有机层材料，获得有机-无机复合三明治结构固态电解质，将有可能解决传统固态电解质在实际应用中的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型聚合思路合成联苯胺衍生物及实现三明治结构固态电解质制备的方法。本发明制备工艺简单，安全性高，对设备和工艺条件的要求低，有利于推广应用。

1、一种三明治结构固态电解质的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)首先配制碳酸钾水溶液和N，N-二甲基甲酰胺水溶液，分别置于不同的烧杯中，其中碳酸钾水溶液的浓度为0.1g/ml～0.4g/ml，N，N-二甲基甲酰胺水溶液中N，N-二甲基甲酰胺与水的质量比为(1～10):1；

(2)将步骤(1)配置好的两种溶液倒入烧瓶中，充分搅拌20-30min，形成水胶束，再加入摩尔比为1:3的三(4-溴苯)胺和苯二硼酸，搅拌下升温至100℃，通氮气鼓泡10-20min后加入钯催化剂，使体系在无氧条件下进行聚合反应，反应后所得产品用去离子水、丙酮、乙醇依次进行洗涤过滤，最后使用乙醇和四氢呋喃进行索氏提取处理后得到黄色介孔材料联苯胺衍生物；