[发明专利]一种具有室温高离子电导率的锂离子固态电解质的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有室温高离子电导率的锂离子固态电解质的制备方法，将离子液体功能化后再与聚合物交联，其具体步骤为乙醇溶液中与二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)反应，经洗涤干燥后得TFSI‑阴离子型离子液体，随后加入陶瓷固态电解质和光催化剂，搅拌分散后固化成膜，得固态电解质。本发明通过使用可聚合的离子液体与高离子导电率的陶瓷电解质符合制备出具有室温高离子电导率固态电解质具有极高的室温离子电导率，且电解质和电极间具有极好的界面相容性。

技术领域

本发明涉及锂离子固态电解质领域，更具体地，涉及一种具有室温高离子电导率的锂离子固态电解质的制备方法。

背景技术

锂离子电池作为最主要的储能器件之一，自诞生以来，已经被广泛应用到人们的生产生活中，锂离子电池凭借其较高的能量密度、较长的使用寿命被认为在能源储备方面有着非常广阔的发展前景。如何进一步提高电池的能量密度、容量密度和安全性，目前是锂离子电池研究的重点，也是近几年能源行业的热点。传统锂离子电池由于采用有机液态电解质，可能会出现电极-电解液间副反应较强烈，适用温域窄，存在易燃易爆安全隐患等问题。对这些问题，未来对高安全性、高比容量、长寿命电池的迫切需求推动了全固态锂电池的研发。使用固态电解质来代替液态电解液，是提高锂离子电池安全性有有效途径。

现有方案多采用高离子电导率的陶瓷作为固态电解质材料，但是这类材料作为锂离子固态电解质与电极材料存在极大的界面问题，导致固态锂离子电池内阻巨大，致使室温电性能低下；而另一种方案采用聚合物掺杂固体锂盐的方法制备聚合物基固态电解质，这类材料虽然与电极材料具备一定的相容性，但是室温下离子电导率低下，同样致使固态电池室温电性能低下，不利于实际应用。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术中的问题，提供一种具有室温高离子电导率的锂离子固态电解质的制备方法，以改善固态电解质与电极材料的界面相容性和室温离子电导率的问题。

本发明的另一目的在于提供上述具有室温高离子电导率的锂离子固态电解质的制备方法得到的锂离子固态电解质。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种具有室温高离子电导率的锂离子固态电解质的制备方法，包括以下步骤：

S1.在反应容器中加入1-乙烯基咪唑和去离子水，置于恒温水浴锅中通入保护气体搅拌加热，然后加入功能单体；充分搅拌反应，待反应结束后加入乙醚沉淀，得到功能化的1-乙烯基咪唑离子液体待用；

S2.向步骤S1中制备的功能化的1-乙烯基咪唑离子液体中加入交联聚合物，反应后得到聚合物交联的1-乙烯基咪唑离子液体；

S3.将步骤S2中制备的聚合物交联的1-乙烯基咪唑离子液体溶于乙醇中，然后再加入二(三氟甲基磺酰)亚胺锂乙醇溶液进行反应，反应结束后用二氯乙烷洗涤，再真空干燥后得TFSI-阴离子型离子液体；

S4.向步骤S3制备的TFSI-阴离子型离子液体中加入陶瓷固态电解质和光催化剂，充分搅拌分散，将分散液在在聚四氟乙烯板上涂覆成膜，利用紫外灯光固化成膜。

进一步地，步骤S1中所述1-乙烯基咪唑和去离子水的体积比为1:2。

进一步地，步骤S1中所述保护气体为氮气。

进一步地，步骤S1中所述功能单体为环氧氯丙烷、溴乙酸和溴乙胺中的任意一种。

进一步地，步骤S1中所述功能单体与1-乙烯基咪唑的体积比为1~5：1。

进一步地，步骤S2中所述交联聚合物为支化聚乙烯亚胺、聚乙二胺醚和聚甲基丙烯酸缩水甘油醚中的任意一种。

进一步地，步骤S2中所述交联聚合物用量为1~10%。

进一步地，步骤S2中所述反应过程温度为60℃，时间为2~8h。