【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固态电池，具体地说，涉及一种轻薄复合固态电解质及其制备方法、应用。
技术介绍
1、固态锂金属电池具有高能量密度、长循环寿命和高安全性等优点，表现出广阔的应用前景。在众多固态电解质中，固态聚合物电解质因其质轻、可加工和界面兼容性好等特点而备受关注。常规的聚合物固态电解质中锂离子的传输依赖于与聚合物链段之间的弛豫运动，但是这些弛豫运动往往发生在聚合物中的非晶区域。聚环氧乙烯（peo）电解质是一种很有前景的聚合物固态电解质，但由于其在室温时的高度结晶性，通常会表现出较差的li+电导率（＜10−6s cm−1）和较低的li+转移数（～0.2）。在面向高能量密度与高安全锂金属电池的实际应用时，peo固态电解质还面临着如下关键问题：（1）在高于3.8v电压时会分解，与高压正极相容性差。（2）力学强度不高，不能有效抑制锂枝晶生长。因此，亟需开发一种简单有效的策略来改善上述问题。
2、无机纳米填料可以削弱peo与li+的相互作用，促进锂盐解离，同时会扰乱聚合物链段的规整性，从而提高链段的运动能力，获得高离子迁移数、高离子电导率和宽电化学窗口。此外，添加无机纳米填料还可以起到增韧作用，提升peo电解质的力学强度和热稳定性。然而，当前报道的peo固态电解质的厚度通常＞100 μm，不利于电解质整体的离子传导能力、会降低电池的整体能量密度。
技术实现思路
1、有鉴于此，针对现有技术中peo固态电解质，如何既能够提高电解质的离子电导率、电化学窗口和力学强度，又能减薄电解质厚度的技
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案。
3、一种轻薄复合固态电解质，包括复合固态电解质，还含有聚合物支撑膜，所述复合固态电解质渗透到聚合物支撑膜中，所述复合固态电解质由peo、纳米填料和锂盐组成。
4、作为优选的，在上述的轻薄复合固态电解质中，所述纳米填料为氮化硼纳米片粉末（简称h-bnns粉末）。
5、作为优选的，在上述的轻薄复合固态电解质中，所述peo与锂盐的质量比为8～16：1； peo与纳米填料的质量比为1：0.02～0.08。
6、作为优选的，在上述的轻薄复合固态电解质中，所述peo的重均分子量为600,000g/mol，所述聚合物支撑膜厚度为20～25 μm。
7、作为优选的，在上述的轻薄复合固态电解质中，所述聚合物支撑膜所用的聚合物为聚偏二氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈、聚酰亚胺、纤维素中的一种或几种的混合。
8、作为优选的，在上述的轻薄复合固态电解质中，所述锂盐选自litfsi、liclo4、lipf6、libf4中的一种或几种的混合。
9、上述轻薄复合固态电解质的制备方法，包括如下步骤：
10、（1）将所述聚合物支撑膜所用聚合物溶解于第一溶剂，超声处理后得到第一混合溶液；将所述第一混合溶液进行静电纺丝3~5h，得到轻薄的聚合物支撑膜；
11、（2）按照化学计量比将peo、纳米填料和锂盐超声分散在第二溶剂中，得到第二混合溶液；然后将所述第二混合溶液滴加到聚合物支撑膜上，静置6～12 h待其充分浸透后，在真空干燥箱50℃干燥24～48h，即可得到轻薄复合固态电解质。
12、作为优选的，在上述的轻薄复合固态电解质的制备方法中，所述第一溶剂为n, n-二甲基甲酰胺、n-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基亚砜中的一种或几种的混合；所述第二溶剂选自乙腈、氯仿、甲醇中的一种或几种的混合。
13、作为优选的，在上述的轻薄复合固态电解质的制备方法中，所述第一混合溶液浓度为0.03～0.06 g/ml，所述静电纺丝的时间为3~5 h，所述干燥的条件为50℃干燥24～48h。
14、一种全固态锂电池，包括正极材料、锂金属负极，以及设置于正极和负极之间的复合固态电解质，所述复合固态电解质为上述的轻薄复合固态电解质。
15、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
16、（1）本专利技术的轻薄复合固态电解质创新性地采用聚合物支撑膜，通过使用聚合物薄膜负载peo电解质，从而减薄了电解质的厚度，厚度仅为20～30 μm，具有高柔韧性能、宽电化学窗口和10-4s cm-1级离子电导率，能够实现磷酸铁锂电池的长循环性能和优异倍率性能。
17、（2）本专利技术的轻薄复合固态电解质中采用的无机填料为氮化硼纳米片，其能够扰乱聚合物链段的规整性，增加聚合物链段的无定形区域，从而提高链段的运动能力，获得高离子迁移数、高离子电导率和宽电化学窗口。此外，在氮化硼上由于n与b间具有明显的电负性差异，电子被吸引偏向于在n的轨道中运动，使得b原子带部分正电荷，而n原子带部分负电荷。带有正电荷的b原子中心可以与锂盐相互作用，从而促进锂盐解离，产生更多自由的li+。同时，添加氮化硼纳米片还可以起到增韧作用，提升peo电解质的力学强度和热稳定性。
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1.一种轻薄复合固态电解质，包括复合固态电解质，其特征在于还含有聚合物支撑膜，所述复合固态电解质渗透到聚合物支撑膜中，所述复合固态电解质由PEO、纳米填料和锂盐组成；所述纳米填料为氮化硼纳米片粉末；所述PEO与锂盐的质量比为8～16：1； PEO与纳米填料的质量比为1：0.02～0.08；所述PEO的重均分子量为600,000 g/mol，所述聚合物支撑膜厚度为20～25 μm。
2.根据权利要求1所述的轻薄复合固态电解质，其特征在于，所述聚合物支撑膜所用的聚合物为聚偏二氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈、聚酰亚胺、纤维素中的一种或几种的混合。
3.根据权利要求1所述的轻薄复合固态电解质，其特征在于，所述锂盐选自LiTFSI、LiClO4、LiPF6、LiBF4中的一种或几种的混合。
4.一种如权利要求1所述轻薄复合固态电解质的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的轻薄复合固态电解质的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂为N, N-二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基亚砜中的一种或几种的混合；
6.根据权利要求4所述的轻薄复合固态电解质的制备方法，其特征在于，所述第一混合溶液浓度为0.03～0.06 g/mL，所述静电纺丝的时间为3~5 h，所述干燥的条件为50℃干燥24～48h。
7.一种全固态锂电池，包括正极材料、锂金属负极，以及设置于正极和负极之间的复合固态电解质，其特征在于，所述复合固态电解质为权利要求1～3任一项所述的轻薄复合固态电解质。
...【技术特征摘要】
1.一种轻薄复合固态电解质，包括复合固态电解质，其特征在于还含有聚合物支撑膜，所述复合固态电解质渗透到聚合物支撑膜中，所述复合固态电解质由peo、纳米填料和锂盐组成；所述纳米填料为氮化硼纳米片粉末；所述peo与锂盐的质量比为8～16：1； peo与纳米填料的质量比为1：0.02～0.08；所述peo的重均分子量为600,000 g/mol，所述聚合物支撑膜厚度为20～25 μm。
2.根据权利要求1所述的轻薄复合固态电解质，其特征在于，所述聚合物支撑膜所用的聚合物为聚偏二氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈、聚酰亚胺、纤维素中的一种或几种的混合。
3.根据权利要求1所述的轻薄复合固态电解质，其特征在于，所述锂盐选自litfsi、liclo4、lipf6、libf4中的一种或几种...
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