[发明专利]复合固态电解质的制备方法、复合固态电解质、复合固态电池的制备方法以及复合固态电池

说明书

本发明提供一种复合固态电解质的制备方法、复合固态电解质、复合固态电池的制备方法以及复合固态电池，复合固态电解质的制备方法包括：所述复合固态电解质是X型多孔沸石与聚合物复合制备得到，包括：制备M‑X型多孔沸石粉末，M代表碱金属或碱土金属；通过所述M‑X型多孔沸石粉末与相对应的M金属的盐、聚合物溶于有机溶剂中进行混合，真空干燥后得到M‑X型多孔沸石复合电解质。通过将多孔X型沸石与聚合物相复合制备出兼具柔性和强度的固态电解质，所用材料便宜，制备方法简单，获得的电解质膜适用于大规模生产和卷对卷电池绕制工艺。对全固态电池的产业化发展提供了一条可靠的制备工艺。

技术领域

本发明涉及固态电解质技术领域，尤其涉及一种复合固态电解质的制备方法、复合固态电解质、复合固态电池的制备方法以及复合固态电池。

背景技术

固态电解质凭借其优异的安全性和更高的能量密度成为目前储能材料的研究热点，然而目前来说固态电解质仍然面对着许多亟需解决的问题，例如充放电过程中金属锂负极较大的体积变化、电解质与正负极之间的界面阻抗以及电池室温循环稳定性差等。目前来说固态电解质可分为两种，一种是无机固态电解质，主要采用钙钛矿型、石榴石型、NASICON型、硫化物等无机物作为锂离子的传输导体，来替换传统的易燃的锂离子液体。还有一种是聚合物电解质，采用聚环氧乙烷(PEO)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丁二腈(SN)等聚合物作为锂离子的传输主体。为了解决固固表面接触性差、机械性能差、晶界缺陷多、能量密度偏低等问题，实现固态电解质的产业化生产需求，科研工作者们提倡将这二者结合，制备出兼具柔韧性和一定强度的高离子电导的复合型电解质。

目前常用的无机填料有ZrO₂、LiAlO₂、TiO₂、Li₃N、Al₂O₃、SiO₂、MgO、TiO₂、ZnO和BaTiO₃等。一般情况下，聚合物体系中加入无机组分会扰乱链段的有序性，结晶度降低在室温下非晶区域变大，相互作用还会增加锂离子传输传导通道，从而使得复合体系的电导率增大。

现有技术中缺乏一种复合固态电解质的制备方法。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明为了解决现有的问题，提供一种复合固态电解质的制备方法、复合固态电解质、复合固态电池的制备方法以及复合固态电池。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下所述：

一种复合固态电解质的制备方法，所述复合固态电解质是X型多孔沸石与聚合物复合制备得到，包括：S1：制备M-X型多孔沸石粉末，M代表碱金属或碱土金属；S2：通过所述M-X型多孔沸石粉末与相对应的M金属的盐、聚合物溶于有机溶剂中进行混合，真空干燥后得到M-X型多孔沸石复合电解质。

优选地，若M为Na，采用水热法来制备Na-X型多孔沸石粉末；若M是Na以外的碱金属或碱土金属，则进一步采用离子交换法来制备M-X型多孔沸石粉末。

优选地，聚合物为环氧乙烷、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、丁二腈；有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃或N-甲基吡咯烷酮。

优选地，将所述M-X型多孔沸石粉末与相对应的M金属的盐、聚合物按照1～10：1～50：100的质量比溶于有机溶液中进行混合，真空120℃干燥12-48h后得到M-X型多孔沸石复合电解质。

本发明还提供一种复合固态电解质，采用如上任一所述的方法制备。