[发明专利]一种复合固体电解质及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池电解质材料及其制备技术领域，特别是涉及一种复合固体电解质及其制备方法，可用于全固态锂离子电池的含有纳米多孔尖晶石型复合金属氧化物的复合固体电解质

背景技术

自1973年Wright等人首次发现聚氧化乙烯(PEO)与碱金属盐配位具有离子导电性以来，聚氧化乙烯-锂盐(PEO-LiX)聚合物电解质体系就以质量轻、无污染，可代替传统锂离子电池中的液体电解质而受到广泛关注。但未经改性的PEO-LiX固体电解质存在着常温下离子电导率和锂离子迁移数低，电化学稳定性和机械性能差等缺点。在PEO-LiX聚合物电解质体系中添加无机材料可得到复合固体电解质，其离子电导率、锂离子迁移数、电化学稳定性和机械性能等均可得到较大幅度提高。目前添加的无机材料主要分为纳米无机材料和多孔无机材料两大类。

在文献(1)Nature，1998，394，456-458中，F.Croce等人将纳米Al₂O₃，TiO₂颗粒引入到PEO-LiClO₄体系中，利用溶液浇铸法制备了复合固体电解质，其常温电导率和高温锂离子迁移数比PEO-LiClO₄有了显著提高，30℃下离子电导率从10^-8S/cm提高到10^-5S/cm，90℃下锂离子迁移数从0.2提高到0.6。

在文献(2)Journal of Power Sources，2006，156，581-588中，Jingyu Xi等人把具有多孔结构的分子筛ZSM-5加入到PEO-LiClO₄体系中，所获得的复合固体电解质的常温电导率和高温锂离子迁移数比聚合物电解质PEO-LiClO₄有了显著提高，25℃下离子电导率从10^-8S/cm提高到10^-6S/cm，90℃下锂离子迁移数从0.196提高到0.360，同时该电解质还具有良好的电化学稳定性和与锂的界面稳定性。

若将同时具有纳米尺寸和多孔结构的无机材料添加到PEO-LiClO₄体系中，则所获得的复合固体电解质预期将具有更佳的性能，但相关研究尚未见文献报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合固体电解质及其制备方法。

本发明含有纳米多孔尖晶石型复合金属氧化物的复合固体电解质由聚氧化乙烯、锂盐以及纳米多孔尖晶石型复合金属氧化物组成，各组分在复合固体电解质中的质量分数范围分别为70.0～90.0％，7.1～28.2％和1.4～21.5％。其中聚氧化乙烯的分子量为1×10⁵～1×10⁶；锂盐为LiClO₄，LiPF₆中的任意一种；纳米多孔尖晶石型复合金属氧化物为ZnAl₂O₄，其平均粒径分布范围为30～70nm，最可几孔径分布范围为6～15nm。

最可几就是概率最高的意思，最可几孔径就是最可能出现的孔径大小。

本发明纳米多孔尖晶石型复合金属氧化物的制备方法及其工艺步骤如下：