[发明专利]一种磁性复合固态电解质膜、制备方法及制备固态锂金属电池的方法

权利要求书

1.一种磁性复合固态电解质膜，其特征在于包括三层膜结构：

第一层膜结构由含氟聚合物和锂盐组成的，厚度为1－10μm；

第二层膜结构由聚合物，纳米磁性粒子，氧化物固态电解质纳米粉末和锂盐组成，厚度为5－25μm；

第三层膜结构由含氟聚合物和锂盐组成的，厚度为1－10μm。

2.一种制备如权利要求1所述的磁性复合固态电解质膜制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1)、制备第一层膜结构：将锂盐加入到由含氟聚合物和有机溶剂组成的混合溶液中，搅拌溶解，然后将该溶液均匀涂覆于基底之上，烘干；

步骤2)、制备第二层膜结构：将锂盐加入到由聚合物和有机溶剂组成的混合溶液中，搅拌溶解，然后向该溶液中加入氧化物固态电解质纳米粉末，搅拌分散均匀，再加入纳米磁性粒子并搅拌分散均匀，最后将该分散液均匀涂覆于第一层膜结构之上，在室温下置于磁场中24小时，而后烘干备用；

步骤3)、制备第三层膜结构：将锂盐加入到由含氟聚合物和有机溶剂组成的混合溶液中，搅拌溶解，然后将该溶液均匀涂覆于第二层之上，待完全烘干；

步骤4)、最后将膜与基底分离，得到磁性复合固态电解质膜。

3.如权利要求2所述的磁性复合固态电解质膜制备方法，其特征在于：

所述步骤2)中：

所述纳米磁性粒子包括铁氧化物，钴氧化物和镍氧化物中的至少一种，所述纳米磁性粒子的用量为所述第二层膜结构所用材料和有机溶剂总量的0.2wt％－6wt％。

4.如权利要求3所述的磁性复合固态电解质膜制备方法，其特征在于：

所述步骤2)中：

所述聚合物选自聚氧化乙烯，聚丙烯腈，聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种，所述聚合物的用量为所述第一层膜结构所用材料和有机溶剂总量的2wt％－10wt％；

所述锂盐选自六氟磷酸锂，双(三氟甲基磺酰)亚胺锂，双(氟磺酰)亚胺锂，二氟草酸硼酸锂，高氯酸锂，双草酸硼酸锂，四氟草酸磷酸锂和二氟二草酸磷酸锂中的至少一种，所述锂盐的用量为所述第一层膜结构所用材料和有机溶剂总量的0.5wt－2wt％；

有机溶剂选自N，N－二甲基甲酰胺，N，N－二甲基乙酰胺，无水乙腈和N－甲基吡咯烷酮中的至少一种；

所述氧化物固态电解质纳米粉末选自磷酸钛铝锂、锂镧锆氧和锂镧钛氧钠米粉末中的至少一种，所述氧化物固态电解质纳米粉末的用量占所述第一层膜结构所用材料和有机溶剂总量的5wt％－12wt％。

5.如权利要求3或4所述的磁性复合固态电解质膜制备方法，其特征在于：

步骤1)中：

锂盐选自六氟磷酸锂，双(三氟甲基磺酰)亚胺锂，双(氟磺酰)亚胺锂，二氟草酸硼酸锂，高氯酸锂，双草酸硼酸锂，四氟草酸磷酸锂和二氟二草酸磷酸锂中的至少一种；

含氟聚合物选自聚偏氟乙烯，聚偏氟乙烯－六氟丙烯，偏二氟乙烯－三氟乙烯中的至少一种；

有机溶剂选自N，N－二甲基甲酰胺，N，N－二甲基乙酰胺，无水乙腈和N－甲基吡咯烷酮中的至少一种；

所述锂盐占所述第一层膜结构所用材料和有机溶剂总量的2wt％－10wt％；

所述含氟聚合物占所述第一层膜结构所用材料和有机溶剂总量的10wt％－15％。

6.如权利要求3或4所述的磁性复合固态电解质膜制备方法，其特征在于：

步骤3)中：

锂盐选自六氟磷酸锂，双(三氟甲基磺酰)亚胺锂，双(氟磺酰)亚胺锂，二氟草酸硼酸锂，高氯酸锂，双草酸硼酸锂，四氟草酸磷酸锂和二氟二草酸磷酸锂中的至少一种；

含氟聚合物选自聚偏氟乙烯，聚偏氟乙烯－六氟丙烯，偏二氟乙烯－三氟乙烯中的至少一种；

有机溶剂选自N，N－二甲基甲酰胺，N，N－二甲基乙酰胺，无水乙腈和N－甲基吡咯烷酮中的至少一种；

所述锂盐占所述第一层膜结构所用材料和有机溶剂总量的2wt％－10wt％；

所述含氟聚合物占所述第一层膜结构所用材料和有机溶剂总量的10wt％－15wt％。