[发明专利]一种复合固态电解质及其制备方法

说明书

本发明涉及固态电解质技术领域，特别涉及一种复合固态电解质及其制备方法，所述的方法包括：(1)制备多孔纤维；(2)制备掺杂有多孔纤维的聚醋酸乙烯酯复合乳液；(3)在惰性气体的保护下，将上述掺杂有多孔纤维的聚醋酸乙烯酯复合乳液分散到有机溶剂中，加入造孔剂，再流延成膜，经真空干燥处理即得凝胶聚合物薄膜；(4)将干燥处理后的凝胶聚合物薄膜在惰性气体的保护下浸没到锂盐电解液中浸渍处理，取出即得所述的复合固态电解质；本发明提供的复合固态电解质，不但有聚合物链段运动对锂离子的传递运输，又有锂离子在增塑剂提供的液态微相中的高效迁移，进而确保了较高的离子电导率。

技术领域

本发明涉及固态电解质技术领域，特别涉及一种复合固态电解质及其制备方法。

背景技术

上个世纪90年代以来，锂离子电池得到了大力发展，逐步的应用于移动电子设备和电动汽车等领域中，随着锂离子电池的大规模应用，其安全问题也不容忽视，由于传统锂离子电池中含有大量易燃易爆的有机液态电解液，当电池过充过放或者发生冲击碰撞时，容易导致电池的燃烧甚至是爆炸。锂离子电池的安全性问题也限制了锂离子电池进一步的大规模应用。为此，研究人员提出了全固态锂电池，其包括正极、负极和固态电解质组成，不含有任何液体电解液，因此克服了液态电解液所具有的缺陷，有望从根本上解决液态电解液所带来的安全性问题，进而使全固态锂电池具备广阔的应用前景。

目前主流的固态电解质包括无机固态电解质、聚合物或复合物固态电解质、薄膜固态电解质。其中，无机固态电解质已经报道的类型有钙钛矿型，NASICON型，石榴石型，硫化物型。典型的钙钛矿固态电解质是Li_3xLa_2/3-xTiO₃，具有优异的锂离子导电性，在室温下达到10^-3S/cm。尽管这种材料引起了很多研究者的兴趣，但它在锂电池方面的应用被认为是不合适的，因为材料和金属锂的接触会减少Ti⁴⁺数量。NASICON型复合物在十九世纪六十年代首次被发现，经过Na_1+xZr₂Si_xP_3-xO₁₂类材料的发展后在1976年命名为“NASICON”。NASICON型材料被认为是很适合高压固态电解质电池的固体电解质。石榴石型材料的通式为A₃B₂Si₃O₁₂，A阳离子和B阳离子分别是八配位和六配位，从1969年第一次发现Li₃M₂Ln₃O₁₂(M＝W或者Te)后，一系列石榴石型材料被相继发现，典型的系统有Li₅La₃M₂O₁₂(M＝Nb或Ta),Li₆ALa₂M₂O₁₂(A＝Ca,Sr或Ba；M＝Nb或Ta),Li_5.5La₃M_1.75B_0.25O₁₂(M＝Nb或Ta；B＝In或Zr)和立方晶系Li₇La₃Zr₂O₁₂和Li_7.06M₃Y_0.06Zr_1.94O₁₂(M＝La,Nb或Ta)，其中Li_6.5La₃Zr_1.75Te_0.25O₁₂在室温下的离子导电性高达1.02×10^-3S/cm。在1986年开始研究硫化物型的固态电解质Li₂S-SiS₂系统，此后该系统开始被广泛研究，报道中的最高的导电性材料是掺杂Li₃PO₄的Li₂S-SiS₂体系，导电性可达6.9×10^-4S/cm。