【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固态电解质，具体涉及一种无机-有机复合固态电解质及其制备方法。
技术介绍
1、传统的锂电池通常采用易燃性的有机液态电解质作为锂离子的传导媒介，但液态电解质存在着漏液、燃烧、爆炸等安全隐患，用固态电解质代替有机液态电解质有望从根本上解决其安全性问题。
2、固态电解质主要分为两大类：无机固态电解质和聚合物固态电解质。无机固态电解质电导率高，机械强度大，锂离子迁移数接近于1，但是其在空气中稳定性差，电解质与电极的固-固界面接触性不好。聚合物固态电解质在空气中较稳定，可塑性强，能够很好润湿电极，电池组装过程简单，但是其热稳定性差，容易结晶，室温电导率低。所以使用单一的无机固态电解质或者聚合物固态电解质很难满足实际应用的需求。
3、基于此，无机-有机复合型固态电解质应运而生。无机-有机复合型固态电解质最常规的方法就是将无机固态电解质与聚合物固态电解质通过机械混合的方式结合在一起，然后通过聚合物固态电解质的制备方法（流延法或涂布法）制备成无机-有机复合电解质膜。采用上述方法制备的无机-有机复合电解质膜虽然机械性能和热稳定性较好，电导率也较高，但是无机固态电解质在有机聚合物中的分散性较差，因此需要加入较多的无机固态电解质才能达到比较好的效果，目前无机固态电解质价格相对较高，这也使得固态电解质的成本大大增加。进一步而言，无机-有机复合固态电解质中无机固态电解质添加过多，分散性较差，容易在无机相和有机相之间形成界面缺陷，限制了锂离子的传输速度，影响其组装的固态电池的循环性能。
技术
1、本专利技术的目的是提供一种成本较低的无机-有机复合固态电解质及其制备方法。
2、第一个方面，本专利技术提供一种无机-有机复合固态电解质的制备方法，采用如下技术方案：
3、一种无机-有机复合固态电解质的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤s1：将聚合物、接枝单体、引发剂溶解于溶剂1中，得到聚合物溶液，将聚合物溶液涂覆成膜后，进行紫外光固化，得到聚合物基底；
5、步骤s2：将lif水溶液喷涂在聚合物基底的一个表面，静置反应后，干燥，得到改性聚合物基底；
6、步骤s3：将硫化物固态电解质溶解于溶剂2中，得到电解质溶液；将电解质溶液喷涂在改性聚合物基底的喷涂有lif层的表面，超声处理后，干燥，得到无机-有机复合固态电解质。
7、优选的，所述步骤s1中，聚合物为聚偏氟乙烯（pvdf）、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物（pvdf-hfp）、聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物（pvdf-ctfe）中的一种或多种。
8、优选的，所述步骤s1中，接枝单体为聚乙二醇二丙烯酸酯（pegda）、甲基丙烯酸六氟丁酯（hfma）中的一种或两种，聚合物与接枝单体的质量比为(90~120):(30~50)。
9、优选的，所述步骤s1中，引发剂为光引发剂369（2-苄基-2-二甲基氨基-4'-吗啉基苯丁酮）、光引发剂819（苯基双（2,4,6-三甲基苯甲酰）氧化膦）、光引发剂907（2-甲基-1-[4-(甲基硫代)苯基]-2-(4-吗啉基)-1-丙酮）、光引发剂1173（2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮）中的一种或多种，引发剂与接枝单体质量比为(0.008~0.015):1。
10、优选的，所述步骤s1中，溶剂1为n,n-二甲基甲酰胺（dmf）、n-甲基吡咯烷酮（nmp）、四氢呋喃（thf）中的一种或多种，聚合物与溶剂1的质量体积比为(0.9~1.1)g:(9~11)ml。
11、优选的，所述步骤s1中，涂覆的厚度为150~250μm；紫外光的强度为90~120mw/cm2，固化时间为5~10min。
12、优选的，所述步骤s2中，lif水溶液的浓度为0.05~0.1g/l。
13、优选的，所述步骤s2中，lif水溶液的喷涂量为30~50μl/cm2。
14、优选的，所述步骤s2中，静置反应时间为10~30min。
15、优选的，所述步骤s3中，硫化物固态电解质为li6ps5cl、li7p3s11、li3.25ge0.25p0.7s4、li10gep2s12中的一种；电解质溶液的浓度为3~6g/l。
16、优选的，所述步骤s3中，溶剂为甲苯、1,2-二甲苯、1,3-二甲苯、1,4-二甲苯中的一种或多种。
17、优选的，所述步骤s3中，电解质溶液的喷涂量为0.08~0.15ml/cm2；超声处理时间为5~8min。
18、第二个方面，本专利技术提供了一种无机-有机复合固态电解质，其采用前述的制备方法制备得到。
19、本专利技术首先制备了具有长短链交互的三维网状结构的聚合物基底；由于聚合物基底与水会发生缩涨反应，所以lif水溶液喷涂在聚合物基底上时，聚合物基底中会形成具有孔隙的结构；由于孔隙结构的存在，lif颗粒会被引入到聚合物基底中。再向含有lif的聚合物基底中喷涂硫化物固态电解质时，由于聚合物基底的孔隙结构和超声作用，硫化物固态电解质也会被引入到聚合物基底中。
20、本专利技术的上述一个或多个技术方案能至少实现以下有益效果之一：
21、（1）本专利技术的方法中首先将lif颗粒引入聚合物基底中，不仅有利于固态电解质在负极表面形成富含lif的sei膜，而且可以改善聚合物基底的亲和性，使硫化物固态电解质更容易引入到聚合物基底中。
22、（2）采用本专利技术方法向聚合物基底中引入硫化物固态电解质，硫化物固态电解质的分散性会更好，因此相较于直接向聚合物中加入硫化物固态电解质，在性能相当的情况下，可以大幅度降低硫化物固态电解质用量，降低生产成本。
23、（3）本专利技术制备的无机-有机复合固态电解质既能拥有类似硫化物固态电解质的离子电导率，同时也拥有聚合物电解质的机械性能，可以提升固态电解质的锂离子传输速率，减少极化，从而大幅度提升电池的循环性能。
24、（4）本专利技术制备方法简单，生产条件绿色清洁，可实现高性能锂离子电池固态电解质的高效制备。
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1.一种无机-有机复合固态电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的无机-有机复合固态电解质的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，聚合物为PVDF、PVDF-HFP、PVDF-CTFE中的一种或多种；
3.根据权利要求1或2所述的无机-有机复合固态电解质的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，引发剂为光引发剂369、光引发剂819、光引发剂907、光引发剂1173中的一种或多种，引发剂与接枝单体的质量比为(0.008~0.015):1。
4.根据权利要求1或2所述的无机-有机复合固态电解质的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，溶剂1为N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃中的一种或多种，聚合物与溶剂1的质量体积比为(0.9~1.1)g:(9~11)mL。
5.根据权利要求1或2所述的无机-有机复合固态电解质的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，涂覆的厚度为150~250μm；紫外光的强度为90~120mW/cm2；紫外光固化的时间为5~10min。
6.根据权利要求1所述的无机
7.根据权利要求1或6所述的无机-有机复合固态电解质的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，静置反应时间为10~30min。
8.根据权利要求1所述的无机-有机复合固态电解质的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，硫化物固态电解质为Li6PS5Cl、Li7P3S11、Li3.25Ge0.25P0.7S4、Li10GeP2S12中的一种；电解质溶液的浓度为3~6g/L；电解质溶液的喷涂量为0.08~0.15mL/cm2；溶剂2为甲苯、1,2-二甲苯、1,3-二甲苯、1,4-二甲苯中的一种或多种。
9.根据权利要求1或8所述的无机-有机复合固态电解质的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，超声处理的时间为5~8min。
10.一种无机-有机复合固态电解质，其特征在于，采用权利要求1~9中任一项所述的制备方法制备得到。
...【技术特征摘要】
1.一种无机-有机复合固态电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的无机-有机复合固态电解质的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，聚合物为pvdf、pvdf-hfp、pvdf-ctfe中的一种或多种；
3.根据权利要求1或2所述的无机-有机复合固态电解质的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，引发剂为光引发剂369、光引发剂819、光引发剂907、光引发剂1173中的一种或多种，引发剂与接枝单体的质量比为(0.008~0.015):1。
4.根据权利要求1或2所述的无机-有机复合固态电解质的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，溶剂1为n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃中的一种或多种，聚合物与溶剂1的质量体积比为(0.9~1.1)g:(9~11)ml。
5.根据权利要求1或2所述的无机-有机复合固态电解质的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，涂覆的厚度为150~250μm；紫外光的强度为90~120mw/cm2；紫外光固化的时间为5~10min。
【专利技术属性】
技术研发人员：李光胤，
申请(专利权)人：赣州诺威科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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