[发明专利]改性无机-有机复合固态电解质膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了改性无机‑有机复合固态电解质膜及其制备方法和应用，改性无机‑有机复合固态电解质膜，其特征在于，包括：表面有机改性的无机氧化物电解质、锂盐、有机聚合物电解质和催化剂。表面有机改性的无机氧化物电解质在催化剂的作用下，其表面的有机物会发生自聚反应或者与有机聚合物电解质之间发生共聚/接枝反应，从而提高了无机氧化物电解质粉体与有机聚合物电解质之间的界面结合强度、减少了界面缺陷，增强了复合电解质的力学强度，同时增加了锂离子传输通道，提高了复合固态电解质膜的锂离子电导率。

技术领域

本发明属锂离子电池技术领域，具体涉及一种改性无机-有机复合固态电解质膜及其制备方法和应用。

背景技术

无机-有机复合固态电解质具有相对较高的锂离子电导率、良好的加工性能、较低的界面阻抗等优势，是固态电解质研究的主要方向。但目前的无机-有机复合固态电解质中无机氧化物与聚合物之间的界面强度弱，导致复合固态电解质的锂离子电导率提高有限(基本都在10^-5S/cm的水平)，同时电解质膜的力学强度也较差，没有体现出复合固态电解质的综合优势。

这主要是由于纳米和亚微米无机氧化物粉体的粒径小、比表面积大、表面活性高，颗粒之间极易相互团聚，且无机氧化物粉体呈极性，亲水性很强，其在有机介质和无机-有机复合体系中分散性较差，易形成界面缺陷，抑制了其与聚合物电解质界面的渗流机制，影响了锂离子的传输通道，降低了锂离子电导率和界面结合强度。

因此，通过对无机氧化物表面进行有机化处理来提高其在有机介质和聚合物中的分散均匀性、并利用无机氧化物表面的有机物的自聚或与聚合物电解质之间的共聚/接枝改性提高二者之间的界面结合强度、锂离子传输通道是解决此问题的一个有效方式。

针对上述因素导致的无机-有机复合固态电解质膜存在的锂离子电导率低、力学强度差的问题，本发明提出一种改性无机-有机复合固态电解质膜及制备方法。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种改性无机-有机复合固态电解质膜及其制备方法和应用，表面有机改性的无机氧化物电解质在催化剂的作用下，其表面的有机物会发生自聚反应或者与有机聚合物电解质之间发生共聚/接枝反应，从而提高了无机氧化物电解质粉体与有机聚合物电解质之间的界面结合强度、减少了界面缺陷，增强了复合电解质的力学强度，同时增加了锂离子传输通道，提高了复合固态电解质膜的锂离子电导率。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种改性无机-有机复合固态电解质膜。根据本发明的实施例，所述改性无机-有机复合固态电解质膜包括：表面有机改性的无机氧化物电解质、锂盐、有机聚合物电解质和催化剂。

根据本发明实施例的改性无机-有机复合固态电解质膜，表面有机改性的无机氧化物电解质在催化剂的作用下，其表面的有机物会发生自聚反应或者与有机聚合物电解质之间发生共聚/接枝反应，从而提高了无机氧化物电解质粉体与有机聚合物电解质之间的界面结合强度、减少了界面缺陷，增强了复合电解质的力学强度，同时增加了锂离子传输通道，提高了复合固态电解质膜的锂离子电导率。

另外，根据本发明上述实施例的改性无机-有机复合固态电解质膜还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述改性无机-有机复合固态电解质膜包括：5-70重量份数的表面有机改性的无机氧化物电解质、5-50重量份数的锂盐、10-80重量份数的有机聚合物电解质和0.1-5重量份数的催化剂。

在本发明的一些实施例中，所述催化剂选自三乙胺、三乙醇胺、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二叔丁基中的一种或多种。