[发明专利]一种含有改性分子筛的全固态复合聚合物电解质

说明书

本发明提供了一种含有改性分子筛的全固态复合聚合物电解质，所述的全固态复合聚合物电解质包括聚氧化乙烯、金属锂盐和改性分子筛；所述的聚氧化乙烯与锂盐的质量比为30：1‑15；所述的改性分子筛为外层包覆有无定型碳层的分子筛，所述的无定形碳层的厚度为3‑10nm。本发明所述的含有改性分子筛的全固态复合聚合物电解质通过对分子筛进行了改性，通过溶胶凝胶法均匀的在分子筛表面原位包覆一层厚度为3‑10nm的碳层，使得分子筛的外表面都被导电层所覆盖，提高了分子筛的导电率，较直接掺杂碳粉而言，导电性更好。

技术领域

本发明属于全固态复合聚合物电解质领域，尤其是涉及一种含有改性分子筛的全固态复合聚合物电解质。

背景技术

锂离子电池具有能量密度大、使用寿命长、环境污染低等优点，已经得到了广泛应用，然而商业化的锂离子电池中使用的是有毒、易燃的有机电解液，在电池热失控情况下极易发生燃烧、爆炸。因此利用固态电解质来替代电解液，不但可以有效地解决安全问题，还能够缓解锂枝晶造成的短路问题，从而可以采用高容量金属锂作为电池负极，有望提升锂电池的能量密度。

目前，固态电解质可以分为无机固态电解质和有机聚合物固态电解质。其中聚合物电解质具有轻质、易成膜、电化学窗口宽、与正负极界面相容性好等优点，并且可以通过涂布工艺批量生产，与目前的锂电池制造工艺能够很好的匹配。

在诸多有机聚合物固态电解质中，由于聚氧化乙烯(PEO)能够与锂盐形成稳定的络合物，易于实现离子传导的结构特征而备受关注。然而由PEO与碱金属盐形成的全固态聚合物电解质在室温时具有较高的结晶相，所形成的电解质也只能在高温下才能使用，因而其实际应用受到限制，此外，室温下PEO的导电率较差，仅为10^-7-10^-6S/cm，因此需要通过在PEO复合纳米粒子改性，可以抑制PEO的结晶度，有效提高PEO的电导率。

分子筛就是其中常见的一种掺杂复合纳米粒子。但是分子筛的导电性非常差，一般都在10^-8-10^-9S/cm左右，掺入分子筛会造成固态电解质电导率的下降，从而影响实效电池性能。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种含有改性分子筛的全固态复合聚合物电解质，对分子筛进行了改性，通过溶胶凝胶法均匀的在分子筛表面原位包覆一层碳层，使得分子筛的外表面都被导电层所覆盖，提高了分子筛的导电率，较直接掺杂碳粉的技术方案而言，导电性更好。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种含有改性分子筛的全固态复合聚合物电解质，所述的全固态复合聚合物电解质包括聚氧化乙烯、金属锂盐和改性分子筛；

所述的聚氧化乙烯与锂盐的质量比为30：1-15；

所述的改性分子筛为外层包覆有无定型碳层的分子筛，所述的无定形碳层的厚度为3-10nm。

进一步，所述的聚氧化乙烯的分子量为5×10⁵-2×10⁶。

进一步，所述的金属锂盐为LiClO₄、LiBF₄、LiPF₆、LiCF₃SO₃或LiTFSI中的至少一种。

进一步，所述的改性分子筛占聚氧化乙烯的质量的百分比为3-10％。

所述的改性分子筛的制备方法，包括如下步骤：

(1)将酚类化合物溶于乙醇或水中，得到酚溶液；

(2)将甲醛缓慢的滴入所述的酚溶液中，搅拌1-3h，得到混合溶液；