[发明专利]一种复合固态电解质及其制备方法

说明书

本发明公开了一种复合固态电解质及其制备方法，所述的复合固态电解质是由聚合物、无机固态电解质、锂盐以及添加剂组成，其制备方法包括以下步骤：先制备均匀透明的聚合物溶液，然后制备无机固态电解质/锂盐/聚合物混合分散液，最后聚多巴胺加入混合分散液中涂覆成膜得到复合固态电解质。本发明在固态电解质中添加聚多巴胺，利用聚多巴胺在固态电解质中自聚合，发生交联反应，提高固态电解质膜的机械性能，同时聚多巴胺可与聚合物之间形成氢键降低聚合物的结晶度，提高其室温离子电导率，此外聚多巴胺的加入提高了电解质膜的亲水性，有效地提高固态电解质膜与电极的界面相容性。

技术领域

本发明属于固态电解质技术领域，具体涉及到一种复合固态电解质及其制备方法。

背景技术

现今，锂离子电池生产商不断的追求电池能量密度的提升，但是在这个过程中，安全问题一直制约着高能量密度锂离子电池的发展。如今，所采用的商用锂离子电池使用了易燃的有机电解质及有机溶剂，容易引发安全问题，导致电动汽车发生火灾，因此用不可燃的无机、陶瓷固体电解质取代有机电解质，组装全固态锂离子电池，有望最终解决锂离子电池的安全问题并提升锂离子电池的能量密度。

目前对于固态电解质的研究，主要有三个类别：一是有机聚合物电解质，二是无机固体电解质，三是有机聚合物与无机固体电解质复合而成的复合电解质。有机聚合物电解质的电池易加工，可基本沿用现有的锂离子电池工艺，但是室温电导率低；无机固体电解质的室温电导率较高，但是材料成本较高，且电池工艺复杂，需要开发很多全新的电池生产设备，导致成本进一步升高；复合电解质膜具备有机聚合物电解质的易加工性能，并可一定程度上提高室温电导率，但是存在机械强度差导致膜容易破裂造成电池短路、与正负极界面相容性较差导致电池内阻较高、循环性能差的缺点，且室温电导率也有待进一步提高。基于上述问题，急需开发一种新的固态电解质以满足现阶段的需求。

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复合固态电解质及其制备方法，旨在改善固态电解质室温离子电导率及电极/固态电解质膜界面相容性，同时提高固态电解质膜的机械性能。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种复合固态电解质及其制备方法，所述的复合固态电解质是由聚合物、无机固态电解质、锂盐以及添加剂组成，其制备方法包括以下步骤：

（1）将聚合物加入至二甲基甲酰胺/丙酮复合溶剂中，室温下搅拌1~10h，得到均匀透明的溶液；

（2）取当量的无机固态电解质加入至上述均匀透明的溶液中，分散均匀后加入当量的锂盐继续搅拌；

（3）将添加剂加入至步骤（2）中，pH调节至8~9，搅拌1~5h，然后涂敷在玻璃板上，置于50℃真空环境下烘干，得到复合固态电解质。

所述的聚合物、无机固态电解质、锂盐以及添加剂重量比为20~70%︰10~50%︰5~20%︰0.1~10%。优选地，所述的聚合物、无机固态电解质、锂盐以及添加剂重量比为40~70%︰10~30%︰5~15%︰0.5~5%。

所述的聚合物为聚氧乙烯、聚甲基丙烯酰胺、聚偏氟乙烯、聚(偏氟乙烯-六氟丙烯）、聚四氟乙烯、聚酰亚胺中的一种或多种。优选地，所述的聚合物为聚氧乙烯、聚偏氟乙烯、聚(偏氟乙烯-六氟丙烯）中的一种或多种。

所述的无机固态电解质为锂镧钛氧、锂镧锆氧和钽掺杂的锂镧锆氧中的一种或几种。优选地，所述的无机固态电解质为钽掺杂的锂镧锆氧。

所述的锂盐为双（三氟甲基磺酰）亚胺锂、二氟甲基磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、高氯酸锂中的一种或多种。优选地，所述的锂盐为双（三氟甲基磺酰）亚胺锂、二氟甲基磺酰亚胺锂、高氯酸锂中的一种或多种。

所述的添加剂为聚多巴胺及其衍生物中的一种或多种。优选地，所述的添加剂为聚多巴胺。