【技术实现步骤摘要】
本申请涉及一种柔性复合固态电解质及其制备方法和一种柔性固态微型电池，属于柔性固态微型电池应用。
技术介绍
1、储能是满足社会日益增长的重要需求的巨大挑战。锂电池因其高能量密度而广为人知，并用于许多移动应用(计算机、手机、电动汽车等)。目前的研究主要集中在改善所有因素(正极电压更高、容量更高、循环寿命更长、活性材料更便宜)，鉴于电动汽车的发展和可再生能源的储存，这会影响电池的成本和能量密度。另一方面，在另一个方向上，对微能源的需求很大，即微电池。物联网、rfid标签、智能卡、传感器和小型机器人等高度新兴的可穿戴电子产品技术要求其电池的基本特性，如超薄、柔韧性和轻量化。在可穿戴技术需求的推动下，近年来，柔性微电池作为小型化电源的需求正在迅速增加。
2、常见的可充电微电池基于液体电解质，这意味着由于可用的隔膜和液体电解质，它们的设计和尺寸存在一些限制。其次，这些液体电解质具有固有的泄漏风险。而且由于能量密度低、自放电严重，超级电容器的扩展也受到很大限制。因此，大多数报道的微型储能器件仍然存在一些局限性，阻碍了它们在可穿戴电子产品中的应用。亟需开发一种集低成本、高能量密度、电压输出于一体的小型化储能装置，即“小而强大”的装置。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的上述问题，本申请的目的在于提供一种高能量密度新型柔性固态微型电池制备方法和应用，该方法制成的微型电池在弯曲和扭曲测试条件下表现出出色的机械完整性，能够实现柔性微型电池。其中，具有微相分离结构的复合固态电解质三维纤维网
2、本申请的一个方面，提供了一种柔性复合固态电解质，所述复合固态电解质包括柔性纤维薄膜和无机活性填料；
3、所述无机活性填料分布在所述柔性纤维薄膜上；
4、所述柔性纤维薄膜为聚醚嵌段聚酰胺(pebax)和导电聚合物混合复合的三维纤维网络薄膜；
5、所述柔性纤维薄膜具有微相分离结构。
6、可选地，所述无机活性填料为导电活性填料。
7、可选地，所述导电活性填料选自锂镧锆钽氧(llzto)、镧锆氧、锂镧锆钽氧、锂镧锆铌氧、磷酸钛铝锂、锂镧钛氧中的至少一种。
8、可选地，所述导电聚合物选自聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)(pvdf-hfp)、聚丙烯腈、聚环氧乙烷、聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种
9、可选地，所述复合固态电解质中，所述无机活性填料的质量含量为0wt％～10wt％。
10、可选地，所述柔性纤维薄膜中，聚醚嵌段聚酰胺和导电聚合物的质量比为10～20。
11、可选地，所述柔性纤维薄膜的厚度为5～10μm。
12、本申请的另一个方面，提供一种上述的柔性复合固态电解质的制备方法，所述制备方法包括：
13、将含有聚醚嵌段聚酰胺的纺丝液a和含有导电聚合物、无机活性填料的纺丝液b，通过静电纺丝，热辊压，干燥，获得所述柔性复合固态电解质。
14、可选地，所述纺丝液a中，聚醚嵌段聚酰胺的浓度为5～10wt％。
15、可选地，所述纺丝液a中，还包括溶剂a，所述溶剂a为异丙醇。
16、可选地，所述纺丝液b中，导电聚合物的浓度为10～15wt％。
17、可选地，所述纺丝液b中，无机活性填料的浓度为0～20wt％。
18、可选地，所述纺丝液b中，还包括溶剂b，所述溶剂b选自n-甲基甲酰胺、丙酮和n-甲基乙酰胺混合溶剂、n-甲基甲酰胺+丙酮混合溶剂中的至少一种。
19、可选地，所述静电纺丝采用双喷头静电纺丝设备进行。
20、可选地，所述静电纺丝的条件包括：
21、正电压为5～20kv，负电压为-5～0kv，
22、纺丝时间为2～6h，纺丝速率为0.08～1.5ml/h，
23、纺丝温度为20～35℃，接收距离为18～22cm。
24、可选地，所述热辊压的条件为：热辊压的温度90～150℃，辊压速度为10～100rpm。
25、可选地，所述干燥的温度为60～120℃，干燥的时间为12～24h。
26、本申请的再一个方面，提供一种柔性固态微型电池，所述柔性固态微型电池为一种高能量密度新型柔性固态微型电池。
27、可选地，所述柔性固态微型电池包括正极、固态电解质、负极；
28、所述正极为硫碳柔性正极；
29、所述固态电解质选自上述的柔性复合固态电解质；
30、所述负极为锂负极。
31、可选地，所述硫碳柔性正极包括集流体和活性材料，其中，所述活性材料负载在集流体相对的两个侧表面上；
32、所述活性材料包括硫碳活性材料、粘结剂pvdf和导电炭黑super p。
33、可选地，所述硫碳柔性正极中，活性材料在集流体上的单面负载量为3mg/cm2。
34、可选地，所述硫碳柔性正极的厚度为80～90μm。
35、作为一种具体的实施方式，所述硫碳柔性正极，包括集流体，硫碳活性材料、粘结剂pvdf和导电炭黑super p。其中，正极为双面，单面负载量为3mg/cm2，厚度为80μm。
36、可选地，所述负极为锂片，厚度为10～15μm。
37、可选地，所述负极的厚度为15μm。
38、本申请的又一个方面，提供一种所述高能量密度新型柔性固态微型电池制备方法，包括以下步骤：硫碳柔性正极、复合固态电解质ppl、锂片在手套箱内缠绕成卷制备成微型电池。
39、可选地，电池装配后用ab胶封口。
40、采用锂离子导电复合固态电解质的柔性固态微电池满足了这些要求，并且没有目前用于便携式电子设备普通电池的液体电解质可能发生的火灾或爆炸风险，安全性高。全固态微电池可以安装在任何形状的设备中，使可穿戴设备具有通用性，甚至比目前可用的设备更加多样化。
41、静电纺丝工艺被认为是柔性复合电解质的一种新的电解质制造方法，可以很容易地织成薄膜，作为柔性电池的理想组件。静电纺丝纳米纤维具有较大的电荷转移反应表面和丰富的电解液离子通道，大大降低了反应阻抗。因此，基于静电纺丝纤维的电解质在柔性微电池中具有广泛的应用。
42、本申请能产生的有益效果包括：
43、(1)本申请提供一种高能量密度新型柔性固态微型电池，其在弯曲和扭曲测试条件下表现出出色的机械完整性，能够实现柔性微型电池。另外，具有微相分离结构的复合固态电解质三维纤维网络薄膜能够很好的贴附电极，并综合无机-有机固态电解质优势实现了高离子电导率电解质和低阻抗界面的构筑，且搭配硫碳正极显现出高的初始比本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种柔性复合固态电解质，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的柔性复合固态电解质，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的柔性复合固态电解质，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的柔性复合固态电解质，其特征在于，
5.一种权利要求1～4任一项所述的柔性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：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，
9.一种柔性固态微型电池，其特征在于，所述柔性固态微型电池包括正极、固态电解质、负极；
10.根据权利要求9所述的柔性固态微型电池，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种柔性复合固态电解质，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的柔性复合固态电解质，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的柔性复合固态电解质，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的柔性复合固态电解质，其特征在于，
5.一种权利要求1～4任一项所述的柔性复合固态电解质的制备方法，其特征在于，所述制备方法包...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈忠伟，张永光，贾术峰，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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