[发明专利]锂金属电池用无机/有机复合薄膜固态电解质及其制备方法

权利要求书

1.锂金属电池用无机/有机复合薄膜固态电解质，其特征在于：包括陶瓷纳米线网络骨架、无机电解质和聚合物电解质，所述无机电解质通过磁控溅射的方法复合于所述陶瓷纳米线网络骨架上，所述聚合物电解质原位复合于所述无机电解质和所述陶瓷纳米线网络骨架上；

其制备方法包括如下步骤：

第一步，通过静电纺丝技术制备陶瓷纳米线网络骨架；

第二步，通过磁控溅射的方法将无机电解质复合到陶瓷纳米线网络骨架上；

第三步，采用涂膜法将聚合物电解质原位复合到所述无机电解质和所述陶瓷纳米线网络上；

第一步中，静电纺丝的具体步骤为：称取陶瓷纳米颗粒和可纺高聚物，二者的质量比为1：(1-3)，然后将可纺高聚物加入到溶剂中，在水浴中加热并磁力搅拌，制得粘度均匀的可纺高聚物溶液；再将陶瓷纳米颗粒加入到可纺高聚物溶液中，超声分散均匀，并在50-75℃恒温溶胀0.5-1h，形成成分均匀的陶瓷纳米颗粒/可纺高聚物/溶剂纺丝液；将陶瓷纳米颗粒/可纺高聚物/溶剂纺丝液装入纺丝装置中，纺丝工作距离为10-20cm，开启高压电源，调节纺丝电压为10-20kV，接收时间为1-3h，经过静电纺丝技术制备成陶瓷纳米颗粒/可纺高聚物纳米纤维；将该纳米纤维经过600℃-1000℃烧结，得到陶瓷纳米线网络骨架。

2.根据权利要求1所述的锂金属电池用无机/有机复合薄膜固态电解质，其特征在于：所述陶瓷纳米线网络骨架的材质为Al₂O₃,LiAlO₂，MgO和SiO₂中的至少一种，并且在所述固态电解质中，所述陶瓷纳米线网络骨架的质量分数为10-15％。

3.根据权利要求1所述的锂金属电池用无机/有机复合薄膜固态电解质，其特征在于：所述聚合物电解质为聚氧乙烯，并且在所述固态电解质中，所述聚合物电解质的质量分数为70-80％，所述聚合物电解质均匀复合于所述无机电解质和所述陶瓷纳米线网络骨架上。

4.根据权利要求1所述的锂金属电池用无机/有机复合薄膜固态电解质，其特征在于：所述无机电解质为锂镧锆氧(LLZO)和/或锂镧钛氧(LLTO)，并且所述无机电解质均匀分布在所述陶瓷纳米线网络骨架的表面，并且在所述复合固态电解质中，所述无机电解质的质量分数为10-15％。

5.根据权利要求1所述的锂金属电池用无机/有机复合薄膜固态电解质，其特征在于：所述陶瓷纳米线网络骨架中的纳米线的长度为10-20μm，直径为50-100nm。

6.根据权利要求1所述的锂金属电池用无机/有机复合薄膜固态电解质，其特征在于：所述无机电解质的粒径为5-10nm。

7.根据权利要求1所述的锂金属电池用无机/有机复合薄膜固态电解质，其特征在于：所述聚合物电解质的厚度为30-60μm。

8.根据权利要求1所述的锂金属电池用无机/有机复合薄膜固态电解质，其特征在于，第二步中，磁控溅射的具体条件为：溅射功率为60-100W，溅射时间为5-10min,工作压强：1.0Pa(Ar)，基片温度：50-300℃。

9.根据权利要求8所述的锂金属电池用无机/有机复合薄膜固态电解质，其特征在于，所述陶瓷纳米颗粒为Al₂O₃,LiAlO₂，MgO和SiO₂中的至少一种，所述可纺高聚物为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、纤维素中的至少一种；所述溶剂为：水、乙醇、丙酮、异丙醇中的至少一种。