[发明专利]一种超薄弹性固态电解质膜及制备方法

权利要求书

1.一种超薄弹性固态电解质膜，其特征在于，包括：聚离子液体包覆的无机固态电解质、聚合物基质和锂盐；其中，所述聚离子液体包覆的无机固态电解质占固态电解质膜质量的10～80％；聚合物基质和锂盐的质量比为5:1～1:1；所述聚离子液体包覆的无机固态电解质中，聚离子液体占无机固态电解质质量的0.5-1％；聚离子液体单体中，阳离子为4-丁基乙烯基咪唑，阴离子为双三氟甲基磺酸亚酰胺离子、溴离子、六氟磷酸根离子中的任意一种；所述的无机固态电解质是为Li₃Zr₂Si₂PO₁₂；所述的聚合物基质包括PVDF、PVDF-HFP中的任意一种；所述的锂盐的阴离子与聚离子液体单体的阴离子一致。

2.如权利要求1所述的超薄弹性固态电解质膜，其特征在于，所述聚离子液体包覆的无机固态电解质占固态电解质膜质量的60～80％。

3.如权利要求1所述的超薄弹性固态电解质膜，其特征在于，所述固态电解质膜的膜厚为7～15μm。

4.如权利要求1所述的超薄弹性固态电解质膜，其特征在于，所述固态电解质膜的弹性伸长率≥300％。

5.如权利要求1所述的超薄弹性固态电解质膜，其特征在于，所述的无机固态电解质Li₃Zr₂Si₂PO₁₂是由钠离子导体Na₃Zr₂Si₂PO₁₂经离子交换后获得的。

6.一种如权利要求1-5中任意一项所述的超薄弹性固态电解质膜的制备方法，其特征在于，包括：

步骤1，将钠超离子导体Na₃Zr₂Si₂PO₁₂与锂盐、离子液体置于反应容器中混合均匀，其中，所述锂盐在离子液体中的浓度为0.1mol/L-0.5mol/L，锂盐与Na₃Zr₂Si₂PO₁₂的摩尔比为3：1；

步骤2，将所述反应容器放入均相反应器内，以40-60rpm/min的转速旋转搅拌72～144h，温度为100-200℃，使得钠超离子导体Na₃Zr₂Si₂PO₁₂中的钠离子与锂盐中的锂离子发生离子交换；

步骤3，将所述反应容器内的反应溶液取出，离心分离，干燥，得到离子液体包覆的Li₃Zr₂Si₂PO₁₂；

步骤4，使所述离子液体包覆的Li₃Zr₂Si₂PO₁₂聚合，得到聚离子液体包覆的Li₃Zr₂Si₂PO₁₂；

步骤5，在氩气氛围中，将聚合物基质溶解于N,N-二甲基甲酰胺中得到混合溶液A，将混合溶液A在室温下搅拌至溶液澄清后加入锂盐得到混合溶液B，在搅拌后的混合溶液B中加入所述聚离子液体包覆的Li₃Zr₂Si₂PO₁₂得到混合溶液C，常温搅拌12-24h；

步骤6，将混合溶液C浇注在玻璃器皿上，放置于保护气氛中在50-70℃下16-24h，蒸干溶剂，得到所述固态电解质膜。

7.如权利要求6所述的超薄弹性固态电解质膜的制备方法，其特征在于，步骤4中，通过所述离子液体包覆的Li₃Zr₂Si₂PO₁₂通过光引发剂引发光聚合，生成聚离子液体包覆的Li₃Zr₂Si₂PO₁₂。