【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固态电池技术，具体涉及一种复合固态电池电解质、制备方法及其组成的全固态锂电池。
技术介绍
1、为了更好地减缓石化资源枯竭，降低环境污染不利影响，我国大力推动清洁能源的发展。但大部分可再生能源具有地域性和间歇性，难以高效直接利用。因此，急需发展安全高效的储能器件以存储多余能量，平衡供需关系。目前，主流的商用锂二次电池具有比能高、循环寿命长、无记忆效应等优势，已广泛运用于消费电子产品和电动交通等领域中。然而，其采用的电解质为有机电解液，且需要聚烯烃隔膜，在高温/冲击下极易发生爆炸，存在严重的安全隐患。对比之下，高稳定性、无渗漏的固态电解质代替传统电解液表现出了极高的安全性能和环境忍耐力。
2、在众多类型的固态电解质中，聚合物电解质具有明显的优势，如成本低、柔韧性好、易成膜、热稳定性强等。尤其是聚环氧乙烷（peo）所受关注特别高，其具有较好的柔性，与电极界面接触性好，可以降低固体电池的界面电阻，然而其低离子电导率（室温下低于10-7 s cm-1）和较差的电极适配性限制了其进一步应用。为此，许多方法用于提高其离子电导率和界面相容性，而添加填料被认为是最有效的方法之一。比如，专利cn117525574b采用二氧化硅纳米颗粒作为无机填料，有效提高传统peo固态电解质的氧化窗口使其具有高压电极适配性。专利cn113036214b制备了立方相无机陶瓷填料li6.4+2yla3-xkxzr1.4ta0.6o12增加peo的非晶区，进而改善了电解质的离子电导率。以上例子均表明了添加填料可以改性电解质的综合性能。然而，目前
技术实现思路
1、本专利技术的目的时提供一种固态电池电解质、制备方法及其组成的固体锂电池，本专利技术中固态电池电解质与正极材料的相容性较好，离子电导率较高，且其组成的固体锂电池具有优异的电化学性能。
2、第一个方面，本专利技术公开了一种复合固态电池电解质，采用如下技术方案：
3、一种复合固态电池电解质，包括有锂盐、填料、高分子聚合物，其中填料为纳米级正极材料。
4、针对复合固态电解质的高分子聚合物基质与电极相容性差，难以匹配高电压正极材料组建高能量密度电池的问题，本申请中采用纳米正极材料作为活性填料，不仅增加高电压电极的适配性，降低界面阻抗；还可以构建连续的离子导电通道，降低聚合物结晶度，增加其离子电导率，进而提高电池续航和快充性能。
5、针对现有无机陶瓷（氧化物和硫化物）作为填料，其制备工艺较为复杂，对水和空气较为敏感，原料价格较贵，大规模生产和商业化应用受到一定程度限制的问题。本申请中采用纳米级正极材料作为填料，目前纳米正极材料的制备工艺成熟，成本低廉的正极材料作为填料，有助于推动复合固态电解质的商业化进程。
6、优选的，所述的纳米级正极材料作为填料的复合固态电解质中，纳米级正极材料与高分子聚合物的质量比为0.01~0.5:1；优选为0.1~0.5:1，进一步优选为0.15:1。
7、优选的，所述的纳米级正极材料为磷酸铁锂（lifepo4）、磷酸锰铁锂（life1-xmnxpo4）、镍钴锰酸锂（lini1-x-ymnxcoyo2）、锰酸锂（limno2）、钛酸锂（litio2）、钴酸锂（licoo2）中的一种或多种，优选为磷酸铁锂（lifepo4）、镍钴锰酸锂（lini1-x-ymnxcoyo2）中的一种或两种的组合。
8、优选的，一种复合固态电池电解质，其原料按照重量份数比，包括以下组分：
9、锂盐 10-50份；
10、纳米级正极材料 1-50份；
11、溶剂 1000-2500份；
12、高分子聚合物 100份。
13、进一步优选的，一种复合固态电池电解质，其原料按照重量份数比，包括以下组分：
14、锂盐 43.44份；
15、纳米级正极材料 15份；
16、溶剂 1250份；
17、高分子聚合物 100份。
18、优选的，所述锂盐为为双三氟甲烷磺酰亚胺锂（litfsi）、双氟磺酰亚胺锂（lifsi）、六氟磷酸锂（lipf6）、二氟草酸硼酸锂（lidfob）、二氟磷酸锂（lipo2f2）、四氟硼酸锂（libf4）中的一种或多种，优选为双三氟甲烷磺酰亚胺锂（litfsi）、二氟磷酸锂（lipo2f2）中的一种或两种的组合。
19、优选的，所述溶剂为四氢呋喃、乙腈、n,n-二甲基甲酰胺中的一种或多种，优选为乙腈(an)。
20、优选的，所述高分子聚合物为聚环氧乙烷、聚偏二氟乙烯及聚丙烯腈中的一种或多种，优选为聚环氧乙烷。
21、第二个方面，本专利技术提供了一种复合固态电池电解质的制备方法，包括以下步骤：
22、将锂盐、纳米级正极材料及溶剂混合，超声分散处理，搅拌处理，得到悬浮液，然后加入高分子聚合物，搅拌均匀，得到浆料，将所述浆料倒入模具中，流延成膜，静置，然后转移至真空干燥箱中进行真空干燥，干燥后的电解质置于压片机中压实，得到所述纳米级正极材料作为填料的固态电解质。
23、优选的，所述超声分散处理是在室温条件下进行，超声分散处理时间为0.5-2h；搅拌处理的时间为0.5-2h；静置是在常温常压条件下进行，静置是为了溶剂挥发，静置时间为6-10h；真空干燥温度为40-80℃，真空干燥时间为12-48h；压实温度为10-60℃，压力为1-20mpa，时间为0-10h。
24、进一步优选地，所述超声分散处理的时间为1h；搅拌处理的时间为1h；静置的时间为8h；真空干燥的温度为60℃，真空干燥的时间为24h，压实的温度为25℃，压力为10mpa，压实时间为10min。
25、第三个方面，本专利技术提供了一种全固态锂电池，所述的全固态锂电池包括有锂电池正极，上述的复合固态电池电解质、锂金属负极。
26、所述的锂电池正极为磷酸铁锂或镍钴锰酸正极。
27、本专利技术的有益效果：
28、1）本专利技术中使用纳米级正极材料作为一种新颖的有效的复合固体电解质的填料。相比于陶瓷填料，纳米级正极材料作为活性填料，可以降低聚合物的结晶度，增加聚合物电解质膜的电导率。此外，纳米级正极材料（如磷酸铁锂）在复合固态电解质中可构建有机-无机界面快速离子通道，增强离子传输行为；同时，该复合固态电解质在同类型正极材料所组成的全固态电池中具有极高的电极界面相容性，极大地提高电池容量和倍率性本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种复合固态电池电解质，包括有锂盐、填料、高分子聚合物，其特征在于，所述填料为纳米级正极材料。
2.根据权利要求1所述的复合固态电池电解质，其特征在于，所述的纳米级正极材料作为填料的复合固态电解质中，纳米级正极材料与高分子聚合物的质量比为0.01~0.5:1。
3.根据权利要求1所述的复合固态电池电解质，其特征在于，所述的纳米级正极材料为磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、镍钴锰酸锂、锰酸锂、钛酸锂、钴酸锂中的一种或多种。
4.根据权利要求1~3中任意一项所述复合固态电池电解质，其特征在于，其原料按照重量份数比，包括以下组分：
5.根据权利要求4所述的复合固态电池电解质，其特征在于，所述锂盐为为双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、四氟硼酸锂中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的复合固态电池电解质，其特征在于，所述溶剂为四氢呋喃、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种，所述高分子聚合物为聚环氧乙烷、聚偏二氟乙烯及聚丙烯腈中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的复合固态电池
8.一种根据权利要求4~7中任意一项所述的复合固态电池电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的复合固态电池电解质的制备方法，其特征在于，所述超声分散处理是在室温条件下进行，超声分散处理时间为0.5-2h；搅拌处理的时间为0.5-2h；静置是在常温常压条件下进行，静置是为了溶剂挥发，静置时间为6-10h；真空干燥温度为40-80℃，真空干燥时间为12-48h；压实温度为10-60℃，压力为1-20MPa，时间为0-10h。
10.一种全固态锂电池，其特征在于，所述的全固态锂电池包括有锂电池正极，锂金属负极和权利要求1~7中任意一项所述的复合固态电池电解质。
...【技术特征摘要】
1.一种复合固态电池电解质，包括有锂盐、填料、高分子聚合物，其特征在于，所述填料为纳米级正极材料。
2.根据权利要求1所述的复合固态电池电解质，其特征在于，所述的纳米级正极材料作为填料的复合固态电解质中，纳米级正极材料与高分子聚合物的质量比为0.01~0.5:1。
3.根据权利要求1所述的复合固态电池电解质，其特征在于，所述的纳米级正极材料为磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、镍钴锰酸锂、锰酸锂、钛酸锂、钴酸锂中的一种或多种。
4.根据权利要求1~3中任意一项所述复合固态电池电解质，其特征在于，其原料按照重量份数比，包括以下组分：
5.根据权利要求4所述的复合固态电池电解质，其特征在于，所述锂盐为为双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、四氟硼酸锂中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的复合固态电池电解质，其特征在于，所述溶剂为四氢呋喃、乙...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱培函，林彰焱，谭军华，张铭，胡志，
申请(专利权)人：东莞市鹏锦机械科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。