一种混合电解质及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种混合电解质材料的制备方法和应用，所述混合电解质为固液相共存电解质；混合电解质包括三维骨架和电解液；三维骨架的表面负载有功能性保护层；三维骨架被所述电解液填充

【技术实现步骤摘要】
一种混合电解质及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及一种混合电解质及其制备方法和应用，属于电化学储能领域
。

技术介绍

[0002]清洁能源如太阳能
、
风能等已被广泛地使用，但由于这类能源具有间歇性，往往无法长时间稳定的发电，所以大规模的储能设备也是必须的配套设备
。
此外，大量的电动汽车和数码产品也被广泛的应用于人们的日常生活中
。
人们对于这些产品的续航时间也有了更高的要求
。
目前的锂离子电池已经达到了其理论能量密度的瓶颈，所以我们急需开发下一代高能量密度的储能设备
。
锂离子电池以石墨作为负极，比容量只有
372mAh g
‑1，而金属锂具有极高的比容量
3860mAh g
‑1。
因此，用金属锂代替石墨的锂金属电池具有更高的能量密度，是高能量密度电池体系最理想的负极材料
。
但是金属锂化学性质非常活泼，一方面容易和电解液发生副反应，消耗电解液和金属锂，极大地影响了电池的循环效率和容量保持率；另一方面，锂离子再沉积过程中容易形成锂枝晶，容易刺穿隔膜，造成短路，导致电池起火或者爆炸，有很大的安全隐患
。
[0003]现今，如专利技术
202110585108.1
复合电解液可以形成稳定杂化
SEI
膜的共形纳米阻挡层，抑制电极
/
电解液界面副反应的发生，提高循环过程中负极材料结构的稳定性，有效提高负极材料的循环寿命
。
但是其在高电压下会发生分解反应，腐蚀集流体，无法应用于全电池的高电压下，无法应用于实际
。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种混合电解质的制备方法和应用，不仅可以加快锂
/
钠离子的传输速率，减少锂
/
钠金属的不均匀沉积，而且保护层中的物质会微量的溶解在电解液中，在电池正极和负极两侧形成保护膜，减少活性物质和电解液的副反应
。
将此混合电解质作为锂
/
钠金属电池的电解质，所得电池充放电比容量和库伦效率高，循环性能优异
。
同时本专利技术的另一目的在于提供由混合电解质作为一种改性电解质在锂
/
钠金属电池中的应用
。
[0005]根据本申请的一个方面，提供一种混合电解质，所述混合电解质为固液相共存电解质；
[0006]所述混合电解质包括三维骨架；
[0007]所述三维骨架的表面负载有功能性保护层；
[0008]所述混合电解质包括电解液；
[0009]所述三维骨架被所述电解液填充
。
[0010]所述三维骨架选自玻璃纤维
、
无纺布
、
木材
、
棉花
、
麻
、
陶瓷
、
玻璃
、
岩石或有机聚合物中的至少一种；
[0011]可选地，所述三维骨架选自玻璃纤维或
/
和无纺布；
[0012]所述功能性保护层选自金属盐
、
金属卤化物或金属硫化物中的至少一种；
[0013]所述金属盐
、
金属卤化物或金属硫化物中的的金属选自锂
、
钠
、
镁
、
钾
、
钙
、
锰
、
铁
、
钴
、
镍
、
铜
、
锌或银中的至少一种；
[0014]所述金属盐选自所述金属的硝酸盐
、
硫酸盐
、
醋酸盐
、
甲酸盐
、
磷酸盐
、
草酸盐
、
硼酸盐
、
柠檬酸盐
、
铌酸盐
、
四氟硼酸盐
、
二氟草酸硼酸盐
、
高氯酸盐
、
六氟磷酸盐
、
三氟甲磺酸盐
、
碘酸盐
、
双
(
氟磺酰
)
亚胺盐
、
砷酸盐
、
碳酸盐或钽酸盐注中的至少一种；
[0015]所述金属卤化物选自所述金属的氯化物
、
氟化物
、
溴化物或碘化物中的至少一种
。
[0016]可选地，所述功能性保护层为硝酸锂或
/
和硝酸钠
。
[0017]所述电解液选自锂
/
钠离子电池或锂
/
钠金属电池的电解液
。
[0018]可选地所述电解液包括锂盐和溶剂；
[0019]所述锂盐选自
LiPF6、LiBF4、LiODFB、LiBOB、LiClO4、LiN(SO2F)2(Lithium bis(fluorosulfonyl)imide
，
LiFSi)、LiN(SO2CF3)2或
LiN(SO2CF2CF3)2中的至少一种；
[0020]所述溶剂选自碳酸酯类化合物
、
羧酸酯
、
醚类化合物
、
砜类化合物或腈类化合物中的至少一种；
[0021]可选地，所述溶剂选自乙二醇二甲醚
(1
，2‑
Dimethoxyethane
，
DME)
；
[0022]所述电解液中，所述锂盐的浓度为
0.1
～
20mol/L
；
[0023]可选地，所述电解液中，所述锂盐的浓度为
1mol/L
；以所述锂盐中的锂元素的摩尔量计；
[0024]可选地，所述电解液中还包括稀释剂；
[0025]所述稀释剂选自1‑
(2,2,2
‑
三氟乙氧基
)
乙烷，甲氧基全氟丁烷，1，1，2，2‑
四氟乙基
‑2，2，3，3‑
四氟丙基醚
(1
，2，2‑
Tetrafluoroethyl
‑2，2，3，3‑
tetrafluoropropylether
，
TTE)
，丁基
‑
2,2,2
‑
三氟乙基碳酸酯或丁酸三氟乙酯中的至少一种；
[0026]所述电解液中，所述溶剂与稀释剂的体积比为1：
0.1
～
20
；
[0027]可选地，所述电解液中，所述溶剂与稀释剂的体积比为1：
5。
[0028]根据本申请的另一个方面，提供一种上述的混合电解质的制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种混合电解质，其特征在于，所述混合电解质包括三维骨架；所述三维骨架选自不导电材料；所述三维骨架的表面负载有功能性保护层；所述功能性保护层选自金属盐
、
金属卤化物或金属硫化物中的至少一种；
。2.
根据权利要求1所述的混合电解质，其特征在于，所述混合电解质包括电解液；所述三维骨架被所述电解液填充
。3.
根据权利要求1所述的混合电解质，其特征在于，所述三维骨架选自玻璃纤维
、
无纺布
、
木材
、
棉花
、
麻
、
陶瓷
、
玻璃
、
岩石或有机聚合物中的至少一种；优选地，所述三维骨架选自柔性材料；优选地，所述三维骨架选自玻璃纤维或
/
和无纺布；优选地，所述金属盐
、
金属卤化物或金属硫化物中的的金属选自锂
、
钠
、
镁
、
钾
、
钙
、
锰
、
铁
、
钴
、
镍
、
铜
、
锌或银中的至少一种；优选地，所述金属盐选自所述金属的硝酸盐
、
硫酸盐
、
醋酸盐
、
甲酸盐
、
磷酸盐
、
草酸盐
、
硼酸盐
、
柠檬酸盐
、
铌酸盐
、
四氟硼酸盐
、
二氟草酸硼酸盐
、
高氯酸盐
、
六氟磷酸盐
、
三氟甲磺酸盐
、
碘酸盐
、
双
(
氟磺酰
)
亚胺盐
、
砷酸盐
、
碳酸盐或钽酸盐中的至少一种；优选地，所述金属卤化物选自所述金属的氯化物
、
氟化物
、
溴化物或碘化物中的至少一种；优选地，所述功能性保护层为硝酸锂或
/
和硝酸钠
。4.
根据权利要求2所述的混合电解质，其特征在于，所述电解液选自锂
/
钠离子电池或锂
/
钠金属电池的电解液
。5.
根据权利要求2所述的混合电解质，其特征在于，所述电解液包括锂盐和溶剂；优选地，所述锂盐选自
LiPF6、LiBF4、LiODFB、LiBOB、LiClO4、LiN(SO2F)2、LiN(SO2CF3)2或
LiN(SO2CF2CF3)2中的至少一种；优选地，所述溶剂选自碳酸酯类化合物
、
羧酸酯
、
醚类化合物
、
砜类化合物或腈类化合物中的至少一种；优选地，所述溶剂选自乙二醇二甲醚；优选地，所述电解液中，所述锂盐的浓度为
0.1
～
20mol/L
；优选地，所述电解液中，所述锂盐的浓度为
1mol/L
；以所述锂盐中的锂元素的摩...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭哲，李振东，姚霞银，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：