[发明专利]锂金属电池复合凝胶聚合物电解质及其制备和应用

权利要求书

1.一种锂金属电池复合凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，由包含有机聚合物基体、氮化钛、增塑剂、电解液的原料溶液经电纺丝得到；

所述的有机聚合物基体包括聚环氧乙烷、聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸乙酯、聚ε-已内酯、壳聚糖中的一种或几种；

所述的增塑剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、氮二异丁酸二甲酯、叔丁基过氧化氢/雕白块、叔丁基过氧化氢/焦亚硫酸钠、过氧化苯甲酰/N，N-二甲基苯胺、过硫酸铵/亚硫酸氢钠、过硫酸钾/亚硫酸氢钠中的至少一种；

所述的氮化钛为氮化钛的纳米晶、纳米线、纳米片中的一种或几种；

原料溶液中，氮化钛的含量为0.01-10wt.％；聚合物基底的含量为1～20wt.％；增塑剂的用量为有机聚合物基体用量的40～90％；余量为电解液。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的有机聚合物基体为聚甲基丙烯酸甲酯，所述的氮化钛为氮化钛的纳米晶。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的原料溶液中，所述的氮化钛为纳米晶、纳米线的混合物。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的原料溶液中，所述的氮化钛为重量比为1～3:1的纳米晶、纳米线的混合物。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的电解液包括锂盐和有机溶剂；

所述的有机溶剂为酯类溶剂、醚类溶剂、砜类溶剂中的至少一种；

所述的酯类溶剂为碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、1，3-丙磺酸内酯(PS)、碳酸亚乙烯酯(VC)、乙酸丙酯(PA)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸甲丙酯(MPC)、乙酸乙酯(EA)、乙酸甲酯(MA)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙烯酯(EC)中的一种或几种；

所述的醚类溶剂为四乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、四氢呋喃(THF)、1，3二氧戊环(DOL)、1，4二氧六环(DX)、乙二醇二甲醚(DME)、苷二醇二甲醚、2-甲基四氢呋喃、2，5-二乙基四氢呋喃、二甲氧基丙烷中的一种或几种；

所述的砜类溶剂为二甲基砜、二甲基亚砜(DMSO)、环丁砜(SUL)、乙基甲基砜、二乙基砜、甲基异丙基砜、乙基甲氧基乙基砜、甲氧基乙基甲基4砜、乙基异丙基砜、乙基正丁基砜中的一种或几种；

所述的锂盐包括双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂盐、三氟甲磺酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟双(草酸根)合磷酸锂、二草酸硼酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、硝酸锂、高氯酸锂中的一种或几种；

电解液中，锂盐的摩尔浓度为0.5-10mol/L。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述的电解液中还包含辅助添加剂，所述的辅助添加剂包含硝酸锂、多硫化锂、硝酸钾、硝酸铯、硝酸钡、硝酸铵、亚硝酸锂、亚硝酸钾、亚硝酸铯、亚硝酸铵、硝酸甲酯、硫化磷、溴化锂、碘化锂、碘化铟、二硫化二苯骈噻唑、碘代硝基苯、三苯基磷中的至少一种；

辅助添加剂在电解液中的添加量为1～5％。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，原料溶液中，氮化钛的含量为0.1-5wt.％。

8.如权利要求1～7任一项所述的制备方法，其特征在于，纺丝电压为10-80kV，正负极距离为8-25cm，注射泵推进速度为10-400μL/min，喷头直径为0.1-5mm，湿度为小于80％。

9.一种权利要求1～8任一项所述的制备方法制得的复合凝胶聚合物电解质。

10.如权利要求9所述的复合凝胶聚合物电解质，其特征在于，所述的复合凝胶聚合物电解质为包含有机聚合物基体、氮化钛、增塑剂、电解液的交联纤维编制而成。