[发明专利]一种结构可控的三维复合固态电解质及其制备方法

权利要求书

1.一种结构可控的三维复合固态电解质，其特征是，三维复合固态电解质由无机固态电解质骨架、聚合物电解质和锂盐组成，无机固态电解质骨架、聚合物电解质和锂盐的质量比例为0.15～0.85：0.15～0.85：0.05～0.15。

2.根据权利要求1所述的结构可控的三维复合固态电解质骨架，其特征在于，所述无机固态电解质骨架为氧化物无机固态电解质中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的结构可控的三维复合固态电解质，其特征在于，所述聚合物电解质为聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚碳酸酯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚二甲基硅氧烷中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的结构可控的三维复合固态电解质，其特征在于，所述锂盐为LiClO₄、LiPF₆、LiAsF₆、LiBF₄、LiAlCl₄、LiSCN、LiTaF₆、LiSnF₆、LiGeF₆、LiCF₃SO₃、LiN(SO₂CF₃)₂、LiTFSI、LiTf中的一种或多种。

5.根据权利要求2所述的结构可控的三维复合固态电解质，其特征在于，所述无机固态电解质骨架为模板法制备。

6.一种制备权利要求1所述结构可控的三维复合固态电解质的方法，其特征包括如下步骤：

a)首先通过冷冻铸造、静电纺丝、发泡剂发泡、3D打印的方式，制备出具有连续多孔结构的聚合物膜骨架，孔的大小、孔隙率、有序度均可调；

b)将制备无机固态电解质的原材料在溶剂中均匀混合，并将多孔聚合物骨架置于以上溶液中充分浸泡，使固态电解质原料完全填充聚合物骨架的孔结构中，将充分浸泡的聚合物支架干燥并高温焙烧，除去聚合物支架，焙烧温度为500℃～1000℃，焙烧时间为0.5h～5h。优选的，焙烧温度为600℃～900℃，焙烧时间为1h～3h，得到具有可控结构的无机固态电解质骨架；

c)将聚合物电解质和锂盐在溶剂中混合，制备均匀溶液。溶液的溶剂为二甲基甲酰胺、乙醇、丙酮、四氢呋喃、乙腈中的一种或多种；

d)将步骤c)制得溶液浇注在步骤b)制得的有序排列的无机固态电解质骨架上，然后进行干燥处理即可得到一种结构可控的三维复合固态电解质。干燥处理方式为真空干燥和手套箱干燥等干燥方式中的一种或多种，干燥温度为0～80℃。