[发明专利]一种增强复合固态电解质稳定性的方法

说明书

本发明公开了一种增强复合固态电解质稳定性的方法。具体方法如下：将聚合物固态电解质、无机固态电解质、炭黑在适当温度下干燥；将无机矿物材料在200到400℃下热处理12到24h。将上述原材料按照特定的质量比混合，并在球磨机中均匀分散2到4h。球磨后的样品在100到140℃下采用共混热压法制得膜厚约为1μm的复合固态电解质膜。此发明不仅使用无机矿物作为填料改善固态电解质性能，同时无机矿物作为分散剂使无机固态电解质颗粒均匀分散在聚合物固态电解质中，解决了无机固态电解质颗粒易团聚的问题，改善了复合固态电解质的指标性能，增强了其在电池应用中的稳定性。

技术领域

本发明涉及固态电解质改性领域，特别涉及一种增强复合固态电解质稳定性的方法。

背景技术

不挥发、不易燃的固态电解质可以被用来取代锂离子电池中传统的液态电解质和隔膜材料，大大简化了电芯结构和电池的热管理系统，增强了电池的体积、质量能量密度，也大大提高了电池的安全性能，是新一代电池的发展趋势。目前固态电解质可以大致分成三类：无机、聚合物以及复合固态电解质。通常无机固态电解质较脆，电解质中晶界以及电解质与电极材料界面阻抗较大，电解质在充放电过程中由于体积改变可能导致脱落；聚合物固态电解质的主要问题是室温下的电导率较低，电化学窗口不大。通过复合无机和聚合物固态电解质的方法，可以制得柔性的固态电解质，不仅可以大大改善电解质与电极之间的接触，也可以提高电解质在室温下的锂离子导电率。在共混热压法制备复合固态电解质材料的过程中，经常会出现无机固态电解质颗粒团聚，进而大大损害电解质稳定性的现象。

沸石、凹凸棒石、海泡石、蒙脱石是典型的粘土矿物，由四面体硅酸盐片和八面体氢氧化物片按照2∶1的比例构成。上述粘土材料具有层链状结构，本身孔道结构丰富，吸附粘结性强。作为无机矿物材料，具有好的耐高温、耐盐碱腐蚀和抗老化性能。其本身还具有优异的分散性能，不易团聚絮凝，且具离子导电性能。这类无机矿物可以用作复合固态电解质中的无机填料和分散剂，有效改善电解质的机械和导电特性，提供优异的粘结性能，同时也可以有效分散无机固态电解质颗粒，形成均匀致密的锂离子导电层，有效抑制锂枝晶的生长。且此类粘土矿物价格低廉、自然环保、储量丰富，符合工业化生产的要求。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种增强复合固态电解质稳定性的方法。

一种增强复合固态电解质稳定性的方法，包括如下步骤：

(1)、将聚合物固态电解质、无机固态电解质、炭黑在烘箱中干燥；

(2)、将具有分散性的矿物填料置于高温炉中，在200～400℃下热处理12～24h；

(3)、将预处理好的原料按照质量比混料，放入球磨机中均匀混合2～4h；

(4)、采用共混热压法在100～140℃下将混料制备成膜厚约为1μm的复合固态电解质膜。

作为本发明一优选技术方案，聚合物固态电解质为聚氧化乙烯PEO。

作为本发明一优选技术方案，无机固态电解质为LiTi₂(PO₄)₃或者Li₇La₃Zr₂O₁₂。

作为本发明一优选技术方案，聚氧化乙烯PEO在40～60℃下干燥12～24h；LiTi₂(PO₄)₃、Li₇La₃Zr₂O₁₂、炭黑在100～120℃下干燥12～24h。

作为本发明一优选技术方案，矿物材料为：沸石、凹凸棒石、海泡石、蒙脱石中的一种或多种。