[发明专利]一种复合固态聚合物电解质及其制备方法

权利要求书

1.一种复合固态聚合物电解质，组成为：改性纳米二氧化硅颗粒、锂盐和具有导锂能力的聚氧化乙烯；其特征在于：所述复合固态聚合物电解质是以环状碳酸酯修饰的纳米二氧化硅颗粒为填料，环状碳酸酯修饰后的纳米颗粒有利于提高其在聚氧化乙烯中的分散性和相容性以及其与锂盐的相互作用；环状碳酸酯修饰的纳米二氧化硅颗粒在电解质中的质量分数为1-50％，锂盐在电解质中的质量分数为15-50％，具有导锂能力的聚氧化乙烯在电解质中的质量分数为30-80％，其中，所述环状碳酸酯修饰的纳米二氧化硅是由纳米二氧化硅颗粒与如式(1)所示的环状碳酸酯修饰的硅烷偶联剂反应制备，式(1)中R¹选自如下结构单元：-(CH₂)_n-(n＝1-3),或-CH₂OCH₂CH₂CH₂-；R²，R³，R⁴选自烷氧基或卤素取代基团。

2.根据权利要求1所述的复合固态聚合物电解质，其特征在于：所述环状碳酸酯修饰的纳米二氧化硅颗粒按照包括如下步骤的方法制备：

步骤1：将纳米二氧化硅颗粒分散到溶剂中，其中纳米二氧化硅占该溶剂的质量分数为0.1％-10％，超声分散均匀；

步骤2：在搅拌的条件下，加入所述的环状碳酸酯修饰的硅烷偶联剂，其中纳米二氧化硅颗粒与所述的环状碳酸酯修饰的硅烷偶联剂的质量比为10:1-1:10；

步骤3：在30℃-120℃温度条件下反应0.5-12小时，经离心分离和无水乙醇洗涤后干燥，即得到环状碳酸酯修饰的二氧化硅纳米颗粒。

3.根据权利要求1所述的复合固态聚合物电解质，其特征在于：所述锂盐为高氯酸锂(LiClO₄)、六氟砷酸锂(LiAsF₆)、四氟硼酸锂(LiBF₄)、六氟磷酸锂(LiPF₆)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、三氟甲基磺酸锂(LiCF₃SO₃)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟草酸硼酸锂(LiODFB)、氯化锂(LiCl)其中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的复合固态聚合物电解质的制备方法，其特征在于该制备方法包括如下步骤：

步骤1：将聚氧化乙烯溶于溶剂中配制成质量百分比浓度为2％-20％的聚合物溶液，并加入锂盐；

步骤2：将环状碳酸酯修饰的二氧化硅纳米颗粒分散到步骤1所得的聚合物溶液中，在20-90℃的条件下分散0.5-24小时，分散均匀后流延成膜，待溶剂挥发后得到聚合物膜，即为锂离子电池复合固态电解质膜。

5.根据权利要求4所述的复合固态聚合物电解质的制备方法，其特征在于，在所述步骤1和步骤2中的溶剂包括乙腈、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)或水。