[发明专利]固态复合聚合物电解质及电解质膜制备方法与锂离子电池

权利要求书

1.固态复合聚合物电解质，其特征在于：依次包括以下步骤：

S11：按照金属离子摩尔比Li₇La₃Zr₂O₁₂分别称取锂源、镧源、锆源并完全溶于稀硝酸中，其中锂源过量5％～20％，补偿高温煅烧锂损失，得溶液Ⅰ；

S12：称取柠檬酸和乙二醇溶于去离子水中作为螯合剂，将溶液Ⅰ加入到螯合剂中，油浴或水浴磁力搅拌，得到溶液Ⅱ；将溶液Ⅱ恒温搅拌并蒸干溶剂至形成凝胶Ⅲ；

S13：将凝胶Ⅲ中的溶剂除去，得到疏松多孔的棕色溶胶，研磨成粉末Ⅳ；

S14：将粉末Ⅳ进行焙烧后，再球磨处理得到固态复合聚合物电解质纳米粉体。

2.如权利要求1所述的固态复合聚合物电解质，其特征在于：所述步骤S11中，锂源为LiOH、LiNO₃或Li₂CO₃，镧源为La(NO₃)₃或La₂O₃，锆源为ZrO(NO₃)₂或Zr(C₄H₉O)₄。

3.如权利要求1所述的固态复合聚合物电解质，其特征在于：所述步骤S12中，金属离子总数与柠檬酸加入量的摩尔比为1:2～1:4，乙二醇的摩尔量为柠檬酸的1/2；溶液Ⅱ恒温搅拌的条件为50～150℃搅拌8～24h。

4.如权利要求1所述的固态复合聚合物电解质，其特征在于：所述步骤S13中，溶剂除去的条件为100～300℃，处理1～6h。

5.如权利要求1所述的固态复合聚合物电解质，其特征在于：所述步骤S14中，粉末焙烧的条件为700～1000℃，保温3～9h，升温速率2～6℃/min。

6.固态复合聚合物电解质膜制备方法，其特征在于：依次包括以下步骤：

S21：将权利要求1至5中任一项所述的固态复合聚合物电解质纳米粉体加入到有机溶剂中，超声分散均匀，得溶液A；

S22：将锂盐和高分子聚合物加入到溶剂A中，恒温搅拌至得到均匀电解质浆料B；

S23：将电解质浆料B倾倒在模具中，或者使用刮刀涂布到玻璃板或聚四氟乙烯板上，干燥脱模，得到固态复合聚合物电解质膜。

7.如权利要求6所述的固态复合聚合物电解质膜制备方法，其特征在于：所述步骤S21中，所述的有机溶剂为乙腈、乙醇、丙酮或NMP的至少一种，纳米粉体占电解质总质量的1～30％。

8.如权利要求6所述的固态复合聚合物电解质膜制备方法，其特征在于：所述步骤S22中，锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂﹑二氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟磷酸锂和草酸磷酸锂中的至少一种，高分子聚合物为为聚氧乙烯PEO、聚偏氟乙烯PVDF、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚丙烯腈PAN的至少一种，所述的聚合物中的氧原子与锂盐中的锂离子的摩尔比为8:1～24:1，恒温搅拌的条件为40～60℃下搅拌8～24h。

9.如权利要求6所述的固态复合聚合物电解质膜制备方法，其特征在于：所述步骤S23中，干燥的条件是60～80℃，干燥12～24h。

10.锂离子电池，其特征在于：包括正极和负极，所述正极和负极之间设有如权利要求6至9中任一项所述的固态复合聚合物电解质膜。