[发明专利]一种含有界面缺陷的金属氧化物/镁硼氢氨化物高导电率固体电解质复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及电解质材料领域，具体公开了一种含有界面缺陷的金属氧化物/镁硼氢氨化物高导电率固体电解质复合材料及其制备方法。复合材料的结构式为Mg(BH₄)₂·nNH₃‑M_xO_y，n为1、1.5或2，M为Y、Ti、Mn、Zr、Al和Re中的至少一种或Y、Zr、Re和Al中的至少两种；M_xO_y的质量比为15％～70％。本发明中的含有界面缺陷的金属氧化物/镁硼氢氨化物高导电率固体电解质复合材料离子导电率更高，满足固体电解质的需要。

技术领域

本发明涉及电解质材料领域，具体涉及一种含有界面缺陷的金属氧化物/镁硼氢氨化物高导电率固体电解质复合材料及其制备方法。

背景技术

固体电解质材质因为能够解决目前有机液体电解质存在的有如易燃性、毒性、挥发性等严重安全问题而受到广泛的关注。对于有机固体电解质，最具代表性的材料就是聚氧乙烯，而主要的无机固体电解质则包括NASICON型、钙钛矿型、石榴石型以及硫化物型等这几类典型材料。

近年来，配位氢化物作为一类新的电解质材料引起了广泛关注，这类化合物由阳离子和配位阴离子组成，如公开号为CN110071325A的专利公开的多相复合金属-硼-氢化合物固态电解质材料，其导电率在35℃下为10^-4S·cm^-1。再如公开号为CN104428940A的专利公开了作为镁离子传递介质的硼氢化镁及其衍生物，其包括具有式MgB_aH_bX_y的镁盐，其中a＝2-12,b＝0-12,y＝0-8，其中当b＝0时X是0-烷基并且当b＝1-11时X是0-烷基或F。但是后者主要用于液态电池体系，前者虽然离子电导率与母体材料镁硼氢相比有了明显增加，但是在室温下离子电导率都远低于1×10^-4S·cm^-1，达不到固体电池的使用要求，基于此，需要一种离子导电率更高的电解质材料，以满足固体电解质的需要。

发明内容

本发明意在提供一种含有界面缺陷的金属氧化物/镁硼氢氨化物高导电率固体电解质复合材料，以提高离子导电率，满足固体电解质的需要。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种含有界面缺陷的金属氧化物/镁硼氢氨化物高导电率固体电解质复合材料，复合材料的结构式为Mg(BH4)₂·nNH3-M_xO_y，所述n为1、1.5或2，所述M为Y、Ti、Mn、Zr、Al和Re中的至少一种或Y、Zr、Re和Al中的至少两种；所述M_xO_y的质量比为15％～70％。

本方案的有益效果为：

Mg(BH₄)₂·1.5NH₃在室温环境下的离子导电率仅为10^-8S·cm^-1，与理想的固态电解质要求的10^-4S·cm^-1相差较大。本发明以镁硼氢氨化物作为镁离子电池固体电解质母体，其中Re指稀土元素，同时加入了超细的缺陷型金属氧化物M_xO_y作为添加剂，使得制得的复合材料在常温环境下，离子导电率达到了约6.29×10^-4S·cm^-1，远高于Mg(BH₄)₂·1.5NH₃材料。