[发明专利]一种复合固态电解质及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种复合固态电解质，其特征在于，所述复合固态电解质包括依次层叠设置的电解质层、Li₃PO₄层和导电聚合物层。

2.根据权利要求1所述的复合固态电解质，其特征在于，所述电解质层和Li₃PO₄层之间还设置有锂金属层；

优选地，所述锂金属层的厚度为2-15μm；

优选地，所述Li₃PO₄层的厚度为3-7μm；

优选地，所述导电聚合物层的厚度为5-15μm；

优选地，所述电解质层的厚度为5-200μm。

3.根据权利要求1或2所述的复合固态电解质，其特征在于，所述导电聚合物层包括第一聚合物和第二聚合物，所述第一聚合物包括PEO、TPU、PAA、PAN、PVMA或聚磷嗪中的任意一种或至少两种的组合，所述第二聚合物包括PVDF和/或PVDF-HFP；

优选地，所述第一聚合物与第二聚合物的摩尔比为(0.5-2):(0.0025-0.01)。

4.根据权利要求1-3任一项所述的复合固态电解质，其特征在于，所述导电聚合物层中还包括铝盐和/或镁盐；

优选地，所述导电聚合物层中还包括锂盐；

优选地，所述铝盐包括三氟甲基磺酸铝；

优选地，所述镁盐包括三氟甲基磺酸镁；

优选地，所述锂盐包括双氟磺酰亚胺锂、硝酸锂或六氟磷酸锂中的任意一种或至少两种的组合。

5.一种如权利要求1-4任一项所述复合固态电解质的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

(1)在电解质层表面制备锂金属层，将多聚磷酸溶液涂覆在锂金属层的表面，得到Li₃PO₄层；

(2)将导电聚合物层浆液涂覆在步骤(1)所述Li₃PO₄层的表面，得到所述复合固态电解质。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述多聚磷酸溶液的浓度为0.1-2mol/L；

优选地，步骤(1)所述多聚磷酸溶液通过多聚磷酸和有机溶剂搅拌混合得到；

优选地，所述有机溶剂包括苯、甲苯、乙苯或二甲苯中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述搅拌混合的时间为60-120min；

优选地，步骤(1)所述涂覆的方式包括喷涂，所述喷涂的流量为1-3mL/min。

7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述锂金属层采用离子沉积法沉积在电解质层表面；

优选地，步骤(1)所述电解质层由电解质材料压制成片或制备成膜得到；

优选地，所述电解质材料包括硫化物固态电解质、氧化物固态电解质或卤化物固态电解质中的任意一种或至少两种的组合。

8.根据权利要求5-7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述导电聚合物层浆液通过混合第一聚合物、第二聚合物和溶剂得到；

优选地，所述第一聚合物的添加量为0.5-2mol，所述第二聚合物的添加量为0.0025-0.01mol；

优选地，所述第一聚合物包括PEO、TPU、PAA、PAN、PVMA或聚磷嗪中的任意一种或至少两种的组合，所述第二聚合物包括PVDF和/或PVDF-HFP；

优选地，所述溶剂包括苯、甲苯、乙苯或二甲苯中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述混合的温度为47-60℃，时间为10-14h；

优选地，所述混合后还加入了锂盐，所述锂盐的加入量为1-3mol；

优选地，所述混合后还加入了0.01-0.2mol的铝盐和/或镁盐；

优选地，步骤(2)所述涂覆后还进行了真空干燥，所述真空干燥的时间为6-8h。