[发明专利]一种复合型固态电解质及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种复合型固态电解质，包括具有多孔结构的聚合物电解质骨架、以及储存在所述的聚合物电解质骨架中的液态或凝胶态电解质，所述的液态或凝胶态电解质占所述的聚合物电解质骨架质量的1％～10％。本发明采用的聚合物电解质骨架具有多孔结构，可以提高离子迁移的能力，从而提升离子电导率；并且本发明在多孔骨架结构中储存液态或凝胶态电解质，使离子的迁移多模式化，从根本上提升离子的电导率，并且本发明中液态或凝胶态电解质的添加量合适，从而使得固态电池的安全性好。

技术领域

本发明属于电化学技术领域，具体涉及一种复合型固态电解质及其制备方法和应用。

背景技术

新能源及动力电池领域的发展对二次电池提出了更高的要求。采用固体电解质的固态电池具有高安全性、高能量密度、长循环等优点，成为当下研究的热点。目前，固态电池研发的关键是制备兼具高离子电导率和高稳定性的固态电解质膜，现在的固态电解质膜普遍存在室温离子电导率低、与正负极界面接触较差、电解质与正负极之间的界面阻抗较大等等问题，制约其发展。因此，设计和制备兼顾高离子电导率、宽电化学窗口、与电极材料稳定兼容的固态电解质膜成为固态电池发展急需攻克的难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种室温离子电导率高的复合型固态电解质及其制备方法和应用。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明的一个目的是提供一种复合型固态电解质，包括具有多孔结构的聚合物电解质骨架、以及储存在所述的聚合物电解质骨架中的液态或凝胶态电解质，所述的液态或凝胶态电解质占所述的聚合物电解质骨架质量的1％～10％。

本发明的聚合物电解质具有多孔结构，一方面使其能够作为骨架使用，另一方面使其能够有效存储液态或凝胶态电解质，构筑复合型固态电解质，增大离子传输通道，改变了离子单一的跃迁模式，使其多模式迁移，从而提升其室温离子电导率。另外，本发明通过控制液态或凝胶态电解质相对聚合物电解质骨架的重量，在保证室温离子电导率的同时，保证固态电解质的安全性，若液态或凝胶态电解质的占比太小，则复合型固态电解质的室温离子电导率低，若液态或凝胶态电解质的占比太大，则复合型固态电解质类似液态电解质，从而影响电池的安全性能。

优选地，所述的聚合物电解质骨架包括含有磺酸基的聚合物。

优选地，所述的聚合物电解质骨架包括聚苯醚。

进一步优选地，所述的聚苯醚为聚苯乙烯和聚醚胺的嵌段聚合物。

本发明通过采用含有磺酸基的聚苯醚嵌段聚合物，从而进一步提高复合型固态电解质的室温离子电导率和结构稳定性。

优选地，所述的聚合物电解质骨架还包括粘结剂，所述的粘结剂为聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯中的一种或两种。

进一步优选地，所述的聚合物电解质骨架中聚合物和所述的粘结剂的质量比为1:2～3。

优选地，所述的液态电解质包括锂盐和有机溶剂，所述的锂盐为六氟磷酸锂、高氯酸锂、二(三氟甲基磺酸酰)亚胺锂中的一种或几种组合；所述的有机溶剂为丙三醇、乙腈、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种的组合。

进一步优选地，所述的液态电解质中锂盐的浓度为0.7～1.5mol/L。

进一步优选地，所述的液态电解质中的有机溶剂为体积比为1:0.9～1.1的两种有机溶剂的组合。

优选地，所述的凝胶态电解质包括二(三氟甲基磺酸酰)亚胺锂和1-乙基-3-甲基四氟硼酸咪唑(EMIMBF₄)。

本发明优选的液态或凝胶态电解质对聚合物电解质骨架的无腐蚀性且对复合型固态电解质室温离子电导率的提升效果好。

本发明的第二方面是提供一种所述的复合型固态电解质的制备方法，包括如下步骤：