[发明专利]聚合物固体电解质、纳米复合隔膜及其制备方法和锂金属电池

权利要求书

1.一种聚合物固体电解质，其特征在于，包括成膜剂、锂离子导体、增强剂、交联剂和溶剂；所述成膜剂为PU和PVDF；所述锂离子导体为SiO₂，其粒径为15±5nm；所述增强剂为Al₂O₃；所述交联剂为甘油；所述溶剂为NMP；

其制备方法如下：

将PU颗粒加入到处于搅拌的NMP中，持续搅拌4h待其全部溶解，然后再将SiO₂纳米凝胶颗粒加入处于搅拌状态的溶液中，继续搅拌4h，得到PU-SiO₂分散液，其中，PU颗粒和SiO₂纳米凝胶颗粒的重量比为1：(2～5)，PU-SiO₂分散液中固含量为10％～20％；

将甘油加入到PU-SiO₂分散液中搅拌15min～30min，形成PU-SiO₂-甘油混合液，其中，PU-SiO₂-甘油混合液中甘油质量百分比为1％～5％，然后将Al₂O₃固体纳米颗粒加入持续搅拌的PU-SiO₂-甘油混合液中继续搅拌1h～2h，形成PU-SiO₂-甘油-Al₂O₃分散液，其中，PU-SiO₂-甘油-Al₂O₃分散液中Al₂O₃的质量百分比为1％～8％；

将PVDF和草酸分散到NMP中，并搅拌1h～2h，PVDF：草酸的质量比为1:(0.5～3)，然后超声20min～30min，得到PVDF分散液，PVDF分散液中固含量为5％～15％；

将PVDF分散液加入至持续搅拌的PU-SiO₂-甘油-Al₂O₃分散液中，并继续搅拌3h～4h，得到PU-SiO₂-甘油-Al₂O₃-PVDF固态电解质。

2.一种纳米复合隔膜，其特征在于，包括多孔基体以及在多孔基体的内部和表面填充或涂覆如权利要求1所述聚合物固体电解质并干燥。

3.根据权利要求2所述的一种纳米复合隔膜，其特征在于，所述多孔基体的厚度为20μm～50μm，多孔基体表面所覆盖的聚合物固体电解质的厚度为5μm～15μm。

4.一种纳米复合隔膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S100、制备如权利要求1所述聚合物固体电解质；

S200、在多孔基体的内部和表面填充或涂覆聚合物固体电解质浆料并干燥，得到纳米复合隔膜。

5.根据权利要求4所述的一种纳米复合隔膜的制备方法，其特征在于，所述S100的具体步骤如下：

S110、将PU颗粒、NMP和SiO₂纳米凝胶颗粒混合，得到PU-SiO₂分散液；

S120、将PU-SiO₂分散液、甘油、Al₂O₃固体纳米颗粒混合，得到PU-SiO₂-甘油-Al₂O₃分散液；

S130、将PVDF、草酸和NMP混合，得到PVDF分散液；

S140、将PVDF分散液与PU-SiO₂-甘油-Al₂O₃分散液混合，得到PU-SiO₂-甘油-Al₂O₃-PVDF固态电解质浆料。

6.一种锂金属电池，其特征在于，包括如权利要求4或5所述制备方法所制得的纳米复合隔膜。