[发明专利]一种具有自修复功能电解质及固态电池的制备方法

说明书

本发明属于化学电源技术领域，具体涉及一种具有自修复功能电解质及固态电池的制备方法。包括如下步骤，步骤一、将乙烯基三乙氧基硅烷溶解于去离子水水解，加入氨水，形成凝胶，分离、纯化并干燥，得到固体产物乙烯基功能化二氧化硅；步骤二、将乙烯基功能化二氧化硅、自修复功能化基团化合物、离子导电基团化合物、引发剂、无机导电陶瓷、锂盐按照比例溶解于溶剂中，充分分散、混合，获得前驱体溶液，流延成膜、在一定温度下反应，之后干燥，获得自修复功能复合电解质；步骤三、自修复功能复合电解质与正极、负极匹配，制备固态电池。本发明通过能够获得具有良好机械强度的自修复功能电解质以及稳定输出的固态电池。

技术领域

本发明属于化学电源技术领域，具体涉及一种具有自修复功能电解质及固态电池的制备方法。

背景技术

电化学储能器件的关键材料在使用过程中会出现局部裂纹、破裂等不可逆机械损伤，特别是在极端条件或可穿戴设备等特殊应用领域，多次弯曲、形变过程使储能器件内部更容易发生物理破坏。这些问题严重降低了能量存储和释放稳定性，缩短了器件的使用寿命，甚至造成热失控等安全问题。因此，亟需开发具有自修复功能的储能器件，最大限度的减小设备受损后带来的性能损失，从根本上实现高安全、高可靠性和长寿命储能。

自修复聚合物材料是一种基于生物体损伤自修复的机理，在内部裂纹处实现自愈合的功能材料，可有效抑制裂纹的进一步生长，避免材料破坏，提高安全性的同时延长使用寿命。近些年，开发适用于电化学储能器件的自修复聚合物材料，已经成为世界范围内的研究热点。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种具有自修复功能电解质及固态电池的制备方法。本发明通过将基于多重氢键的自修复基团、离子导电基团、交联活性位点以及无机导电陶瓷进行复合，获得具有良好机械强度的自修复功能电解质以及稳定输出的固态电池。

为了实现上述目的，本发明所采用的具体技术方案为：

一种具有自修复功能电解质及固态电池的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、将乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)溶解于去离子水中，超声使其完全水解，逐滴加入氨水，形成凝胶，分离、纯化并干燥，得到固体产物乙烯基功能化二氧化硅，可作为交联活性位点；

步骤二、将乙烯基功能化二氧化硅、自修复功能化基团化合物、离子导电基团化合物、引发剂、无机导电陶瓷、锂盐按照比例共混溶解于溶剂中，充分分散、混合，获得前驱体溶液；将前驱体溶液，流延成膜、在一定温度下反应，之后干燥，获得自修复功能复合电解质；

步骤三、自修复功能复合电解质与正极、负极匹配，制备固态电池。

进一步，以上一种具有自修复功能电解质及固态电池的制备方法，具体步骤如下：步骤一、乙烯基功能化二氧化硅的制备：

将3-4质量份的三乙氧基甲基硅烷加入到25-32质量份的去离子水中连续搅拌48h，直到三乙氧基甲基硅烷小液滴完全消失；接着将0.36-0.46质量份且浓度为25％的氨水逐滴加入到上述溶液之中，连续搅拌24h至溶胶-凝胶反应完全。利用高速离心机进行离心，得到白色粉末状的颗粒，之后用乙醇进行几次清洗，清除残留的前驱体及杂质，最后将获得的白色粉末置于50℃的真空烘箱内烘干，获得乙烯基功能化二氧化硅备用。

制得的乙烯基功能化二氧化硅颗粒粒径为100nm～5μm，优选为300nm～2μm，乙烯基功能化二氧化硅质量为自修复功能化基团化合物的质量的0～10％，优选为0.01％～1％。

步骤二、前驱体溶液的制备包括如下步骤：将0.8-1质量份乙烯基功能化二氧化硅、8质量份自修复功能化基团、0-3质量份离子导电基团化合物、0.004-0.01质量份引发剂、0-0.4质量份无机导电陶瓷及1质量份锂盐常温超声及磁力搅拌直至混合均匀，涂覆，之后反应24小时，反应温度为室温～100℃，优选为40℃～70℃；获得氢键自修复复合电解质；