[发明专利]一种改性氧化还原型固态电解质及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种改性氧化还原型固态电解质及其制备方法和应用，所述的改性氧化还原型固态电解质包括按重量百分比计的如下物质：1％～20％无机纳米填料，5％～90％氧化还原物质，2％～50％电解质，5％～30％聚合物基体。氧化还原物质的加入除了提高离子电导率外，还可以实现电解质储能；无机纳米填料的加入不仅有利于改善电解质的热稳定性，提高电解质的安全使用性能，而且利用电极界面分布的无机纳米填料负载氧化还原物质，还可以显著改善电极‑电解质界面接触，增加电极‑电解质界面储能，从而增加器件的储能密度。

技术领域

本发明涉及电化学储能领域，特别涉及一种改性氧化还原型固态电解质及其制备方法和应用。

背景技术

随着全球经济的发展，化石能源将面临着日益短缺和枯竭的严重局面。开发替代的新能源，尤其是太阳能、生物能、风能等可再生能源，成为化解能源危机的主要途径。新能源尽管拥有清洁环保的优势，但是其缺点也是显著的，如存在季节性和区域差异性，以及能量分布密度低等问题。迄今为止只有水力发电和核能得到较好普及。新能源的开发是以电力的转换利用为特征的，能源存储技术对于电力的有效利用至关重要，主要实现将不稳定、不连续的电能转换为稳定、连续的可用电能输出过程。

目前的储能技术主要包括机械储能、电化学储能、电磁储能和相变储能，与其它多种方式相比，电化学储能具有使用方便、环境污染少，不受地域限制，在能量转换上不受卡诺循环限制、转化效率高、比能量和比功率高等优点。目前，市场上的二次储能电池主要有铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池，这些储能元件在电子、交通、通讯、航天领域得到了广阔的应用。但是，这类可充电循环使用的二次电池(这里主要指锂离子电池)的能量密度在100～200Whkg^-1的范围，功率密度相对较低(小于500Wkg^-1)，无法满足高功率输出设备的需求，因此，提高电化学设备的储能密度是未来社会发展需要解决的首要问题之一。

目前，通过聚合物电解质基体中复合氧化还原物质与无机纳米填料，通过二者协同作用提高电化学设备储能密度的相关研究未见报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种改性氧化还原型固态电解质及其制备方法和应用。

第一方面，本发明提供了一种改性氧化还原型固态电解质，包括按重量百分比计的如下物质：1％～20％无机纳米填料，5％～90％氧化还原物质，2％～50％电解质，5％～30％聚合物基体。

优选的，所述的改性氧化还原型固态电解质，包括按重量百分比计的如下物质：1％～10％无机纳米填料，20％～90％氧化还原物质，2％～40％电解质，5％～20％聚合物基体。

进一步优选的，所述的改性氧化还原型固态电解质，包括按重量百分比计的如下物质：1％～5％无机纳米填料，70％～90％氧化还原物质，4％～20％电解质，5％～10％聚合物基体。

优选的，所述的改性氧化还原型固态电解质，包括按重量百分比计的如下物质：1％无机纳米填料，84％氧化还原物质，10％电解质，5％聚合物基体。

优选的，所述的改性氧化还原型固态电解质，包括按重量百分比计的如下物质：2％无机纳米填料，74％氧化还原物质，16％电解质，8％聚合物基体。

优选的，所述的改性氧化还原型固态电解质，包括按重量百分比计的如下物质：5％无机纳米填料，60％氧化还原物质，25％电解质，10％聚合物基体。

优选的，所述的改性氧化还原型固态电解质，包括按重量百分比计的如下物质：8％无机纳米填料，40％氧化还原物质，35％电解质，17％聚合物基体。

优选的，所述的无机纳米填料包括但不限于纳米二氧化硅、纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米碳酸钙、蒙脱土、碳黑、碳纳米管、氧化石墨烯中的一种或多种。