[发明专利]一种光固化固态复合电解质及其制备方法

权利要求书

1.一种光固化固态复合电解质，其特征在于：所述电解质由聚合物预聚体、光引发剂、无机固态电解质、盐和离子液体，经避光混匀后，得到混合物；在惰性气氛下，将混合物涂布在平板上，紫外光直接固化制备得到；所述聚合物预聚体为聚乙二醇二丙烯酸酯，数均分子量为100~1000；

所述光引发剂为2-羟基-2-甲基苯丙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、过氧化二苯甲酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮和双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦中的一种以上；

当所述电解质用于金属锂电池时：

所述盐为金属锂电池领域常规使用的锂盐；所述无机固态电解质为氧化物固态电解质；

当所述电解质用于金属钠电池时：

所述盐为金属钠电池领域常规使用的钠盐；所述无机固态电解质为氧化物固态电解质和硫化物固态电解质；

光引发剂、聚合物预聚体、盐、离子液体和无机固态电解质的质量比为1~2 :100 : 0.2~10 : 1~50 : 1~100；

所述的电解质远离平板一侧作为靠近负极一侧，另一侧为靠近正极侧。

2.根据权利要求1所述的一种光固化固态复合电解质，其特征在于：所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1-丙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、N-甲基,丙基哌啶双三氟甲磺酰亚胺盐、N-甲基,丁基哌啶双三氟甲磺酰亚胺盐、N-甲基,丙基吡咯烷双三氟甲磺酰亚胺盐和N-甲基,丁基吡咯烷双三氟甲磺酰亚胺盐中的一种以上。

3.根据权利要求1或2所述的一种光固化固态复合电解质，其特征在于：当所述电解质用于金属锂电池时：

所述盐为六氟磷酸锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂和（氟磺酰）（三氟甲磺酰）亚氨基锂中的一种以上；

所述无机固态电解质为Li_6.4La₃Zr_1.4Ta_0.6O₁₂、Al-doped Li_6.75La₃Zr_1.75Ta_0.25O₁₂和Li₇La₃Zr₂O₁₂中的一种以上；粒径为200nm~20μm；

当所述电解质用于金属钠电池时：

所述盐为六氟磷酸钠、双三氟甲磺酰亚胺钠、双氟磺酰亚胺钠和（氟磺酰）（三氟甲磺酰）亚氨基钠中的一种以上；

所述无机固态电解质为Na₃Zr₂Si₂PO₁₂、Na₃Zr₂PO₄(SiO₄)₂和Na₃PS₄中的一种以上；粒径为200nm~20μm。

4.一种如权利要求1~3中任一项所述的光固化固态复合电解质的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下：

（1）在惰性气体保护下，将光引发剂加入到聚合物预聚体中，常温下避光混合均匀；然后加入盐和离子液体的混合物，继续避光混合均匀，最后加入无机固态电解质继续避光混合均匀，得到混合物；

（2）在纯度大于等于99%的惰性气体保护下，将混合物涂布在平板上，用紫外灯照射固化，干燥后，取下得到所述的一种光固化固态复合电解质。

5.根据权利要求4所述的一种光固化固态复合电解质的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，加入无机固态电解质继续避光混合时的温度为30℃~60℃；

盐在离子液体中的浓度为0.1M~2M。

6.根据权利要求4所述的一种光固化固态复合电解质的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，采用刮刀将混合物涂布在聚四氟乙烯板或玻璃板上；混合物涂布厚度为40μm~600μm；紫外灯的波长为365nm~400nm，照射5min~15min固化。

7.根据权利要求5所述的一种光固化固态复合电解质的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，采用刮刀将混合物涂布在聚四氟乙烯板或玻璃板上；混合物涂布厚度为40μm~600μm；紫外灯的波长为365nm~400nm，照射5min~15min固化。