[发明专利]一种有机原位界面修饰的固态电解质及其制备方法

说明书

本发明涉及锂电池领域，公开了一种有机原位界面修饰的固态电解质及其制备方法，该固态电解质包括聚多巴胺表面修饰的无机固态电解质，以及原位修饰于无机固态电解质表面的聚合物固态电解质和锂盐。制备方法包括：制得无机固态电解质分散液；添加盐酸多巴胺搅拌均匀，调节pH至8.0‑9.0，搅拌，清洗后得到聚多巴胺表面修饰的无机固态电解质；制备聚合物固态电解质分散液，加入聚多巴胺表面修饰的无机固态电解质和锂盐，搅拌均匀，涂覆于载体上，烘干后脱离，得到成品。本发明固态电解质内部的有机相‑无机相的界面兼容性好，因此室温离子导电性、机械强度好；且制备为电池后固态电解质与电极之间的固/固界面接触得到改善，阻抗更低。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，尤其涉及一种有机原位界面修饰的固态电解质及其制备方法。

背景技术

锂离子电池由于高比能、低自放电、宽化学窗口、绿色环保等优点，已广泛应用于便携式电子器件、电动汽车、智能电网等领域。然而，目前商业化离锂离子电池能量密度仍然难以满足日益增长的需求，加之其安全性能等问题限制了其进一步发展。与传统液态锂离子电池不同，全固态锂电池具有高比能量、高安全性能、长循环寿命等优点，近年来已成为新型化学电池领域的研究开发热点。

固态电解质作为全固态锂电池的核心部件，其大致可分为无机固态电解质和聚合物固态电解质两大类，无机固态电解质普遍室温离子导电率高、电化学窗口宽及机械强度高，但脆性大，固/固界面接触阻抗偏大，制备工艺复杂，难以大规模生产；聚合物电解质通常是在聚合物电解质基体中加入易解离的锂盐后通过溶液浇筑法制备得到，其质量轻、易成膜、粘弹性好，具有优异的加工性能，与固态电极接触面积大，可改善界面电解质/固态电极界面润湿性，但是，聚合物固态电解质的室温离子导电率低，需要在较高温度才能满足固态锂电池的需求。由此可见，单一的固态电解质很难满足现阶段固态锂电池的应用。

复合固态电解质通过结合聚合物固态电解质和无机固态电解质，取长补短，综合了无机固态电解质的高离子导电率、宽电化学窗口及聚合物电解质易成膜易加工、与固态电极具有良好的界面接触性等优点，成为目前固态锂电池领域的研究热点。但是，复合固态电解质内部存在无机固态电解质无机相和聚合物固态电解质有机相，有机相-无机相的界面兼容性较差，极大地影响了复合固态电解质内部锂离子迁移速率，限制了复合固态电解质进一步发展及应用。

综上可知，现有技术制备的固态电解质存在室温离子导电率低、与电极界面接触性及内部有机相-无机相的界面兼容性较差等缺陷。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种有机原位界面修饰的固态电解质及其制备方法，本发明固态电解质内部的有机相-无机相的界面兼容性好，因此室温离子导电性、机械强度更好；且制备为电池后固态电解质与电极之间的固/固界面接触得到了改善，可降低阻抗。

本发明的具体技术方案为：

第一方面，本发明提供了一种有机原位界面修饰的固态电解质，包括聚多巴胺表面修饰的无机固态电解质，以及原位修饰于所述无机固态电解质表面的聚合物固态电解质和锂盐。

本发明创新点在于通过原位聚合工艺，在无机固态电解表面合成聚多巴胺层，引入羟基及氨基等官能团，与聚合物固态电解质形成非共价键，明显地改善了无机固态电解质和聚合物固态电解质的界面相容性，提高了复合固态电解质室温离子导电率及机械强度。另一方面，聚多巴胺具有极强地界面粘黏附性，可进一步提高固态电解质与固态电极之间的粘接性，改善两者的界面接触性，可极大地降低固/固界面阻抗。

作为优选，所述无机固态电解质选自LLTO、LLZO、LLZTO、LATP、LAGP和LGPS中的一种或多种。

作为优选，所述聚合物固态电解质选自聚氧化乙烯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚硅氧烷、聚四氢呋喃、聚甲基丙烯酸甲酯和聚丙烯腈中的一种或多种。