[发明专利]一种锂离子电池复合电解质的制备方法

说明书

本发明提供了一种锂离子电池复合电解质的制备方法。通过水相制备微尺寸NASICON型固相锂离子导体Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃，添加到体积比为1:1:1的LiPF₆/EC+DEC+DMC有机液体电解质中，混合成均匀分散的溶胶状物质作为电解液，固态微尺寸锂离子导体Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃促进与改性了电解质与正极材料之间形成固相无机SEI膜，该混相电解质在锂离子电池的组装，提高电池整体的电导率和锂离子扩散，减少电池在初始充放电中的活化过程，增加高倍率充放电下的比容量和循环性。另外，制备的复合电解质中溶胶状物质有助于抑制锂枝晶而产生的锂离子电池安全问题。

技术领域

本发明涉及锂离子电池电解质的技术领域，特别是一种锂离子电池复合电解质的制备方法。

背景技术

锂离子电池因具有质量轻、能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等特点而广泛应用于电子产品、电动汽车以及大型储能设备等。目前的锂离子电池大多使用1mol/L的LiPF₆/EC+DEC(体积比为1:1)或者lmol/L的LiPF₆/EC+DEC+DMC(体积比为1:1:1)的有机液体电解质，存在稳定性低(电压和温度操作范围较窄)、安全性差(泄漏或易燃)、易挥发、遇水会发生反应产生毒性物质、容易对环境造成污染等问题，降低有机液体电解质的使用比例或者使用全固态电解质代替有机液体电解质可以从根本上解决这些问题。

使用有机电解液组装的锂离子电池，锂枝晶的生长是不可避免的。在放电的过程中锂片会溶有机电解液解成锂离子，充电过程中锂离子又会还原成金属锂，在这个还原的过程中由于热力学的原因会导致锂在还原的过程中有枝晶状的锂的产生。液态电解液会因为分散在隔膜的空隙里，一旦形成锂枝晶就会刺穿隔膜导致电池短路，造成正负极之间发生短路，引起起火等安全事故；或者是锂枝晶会从锂片上脱落，这就造成了电池容量的损失和库伦效率的降低。

具有三维锂离子传输通道的NASICON型Li_1+xAl_xM_2-x(PO₄)₃快离子陶瓷导体因其较高的离子电导率以及在空气和潮湿环境中良好的化学稳定性而引起人们的广泛关注，被认为是最有产业化前景的固态电解质材料之一。但Li_1+xAl_xM_2-x(PO₄)₃固态电解质使用在电池中存在界面阻力的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种锂离子电池复合电解质的制备方法。本发明提高了电池整体的电导率和锂离子扩散，减少了电池在初始充放电中的活化过程，增加低倍率充放电下的比容量和循环性，抑制了锂枝晶的产生，解决了有机电解质溶液安全性问题。

本发明的技术方案：一种锂离子电池复合电解质的制备方法，包括以下步骤：

(a)按照无机固体电解质Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃的化学元素计量比，称取固态物质Al(NO₃)₃·9H₂O和LiOH，量取液态H₃PO₄和Ti(OC₄H₉)₄；

(b)将Al(NO₃)₃·9H₂O与质量分数为85wt％的浓H₃PO₄混合溶解至一定浓度的溶液；