[发明专利]一种复合纳米线固态电解质

说明书

本发明提供了一种复合固态电解质，由LATP固态电解质和聚合物固态电解质复合，其中复合固态电解质具有以双通AAO模板为骨架，LATP固态电解质和聚合物固态电解质填充满双通AAO模板的通孔，双通AAO模板通孔中的所述复合固态电解质由第一部分和第二部分组成，第一部为LATP固态电解质，第二部分为聚合物固态电解质，第一部分位于与锂电池正极接触端，第二部分位于与锂金属负极接触端。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池的复合固态电解质，具体涉及一种Li_1.4Al_0.4Ti_1.6(PO₄)₃ (LATP)和聚合物复合的固态电解质。

背景技术

由于锂离子电池具有高能量、功率密度高、自放电率低、循环寿命长等优点，已成为便携式电子产品、电动汽车和无人机的主要储能技术。然而，液体电解质易燃的安全问题和锂枝晶生长问题仍然是锂离子电池面临的挑战。固体电解质因其固有的不可燃性和机械稳定性受到人们的高度关注。利用固态电解质代替液态电解质被公认为是提升锂离子电池循环寿命和安全性能的主要途径之一。目前主流的固态电解质有两种：聚合物固态电解质和无机陶瓷固态电解质。聚合物固态电解质具有良好的柔性、稳定的界面和易操作性，但其低温下的锂离子电导率较低。由锂盐分散至高分子材料，如聚乙二醇（PEO）、聚丙烯腈（PAN）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）等制成。无机陶瓷固态电解质常见材料包括钙钛矿型、石榴石型、NASICON、LISICON等电解质。这类电解质通常具有高的阻燃性，但离子电导率低、与电极的界面稳定性差、界面阻抗大，这些缺陷却是液态电解质的优势。因此，集聚合物电解质、无机陶瓷固态电解质甚至液态电解液之长的复合型固态电解质是一类极具潜力的高性能锂离子电池电解质。目前常见的复合型固态电解质有层状聚合物-无机复合固态电解质、混合型聚合物-无机复合固态电解质、无机-液态复合固态电解质和框架材料-液态复合固态电解质。但是进一步提高安全性、抑制锂枝晶生长以及降低界面效应，是目前研究的重点。特别是LATP固态电解质和锂金属负极之间的直接接触将引发严重的副反应，导致Ti⁴⁺还原为Ti³⁺，造成LATP结构不稳定和固态电解质-金属锂负极的界面离子电导率降低。申请号为CN201710533346的专利申请已经证实无机/有机界面和结构的可控构建和有效调制是制备高性能无机/有机复合固态电解质的有效手段，同时也是调节电极表面电化学反应、抑制不良副反应的重要方法。本发明在制备高性能LATP复合固态电解质的同时，解决了现有LATP固态电解质在应用过程中存在的主要问题。

发明内容

本发明的目的是解决现有复合固态电解质中LATP与锂金属负极接触发生副反应，从而导致结构不稳定的问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种复合固态电解质，其特征在于，由LATP固态电解质与聚合物固态电解质复合，其中所述复合固态电解质具有以双通AAO模板为骨架，所述LATP固态电解质和聚合物固态电解质填充满双通AAO模板的通孔，所述双通AAO模板通孔中的所述复合固态电解质由第一部分和第二部分组成，所述第一部为LATP固态电解质，所述第二部分为聚合物固态电解质，所述第一部分位于与锂电池正极接触端，所述第二部分位于与锂金属负极接触端。

具体地，一种复合纳米线固态电解质，其特征在于，由LATP固态电解质和聚合物固态电解质复合，其中所述复合纳米线固态电解质具有以双通AAO模板为骨架的纳米线结构，所述LATP固态电解质和聚合物固态电解质填充满双通AAO模板的通孔，所述双通AAO模板通孔中的所述纳米线结构由第一部分和第二部分组成，所述第一部分为LATP固态电解质，所述第二部分为聚合物固态电解质，所述第一部分位于与锂电池正极接触端，所述第二部分位于与锂金属负极接触端。