[发明专利]一种复合固态电解质、其制备方法及锂离子电池

说明书

本发明公开了一种复合固态电解质、其制备方法及锂离子电池，该复合固态电解质，包括无机陶瓷粉末、锂盐和有机溶剂，其中，无机陶瓷粉末与锂盐掺杂构成骨架，有机溶剂吸附在骨架上。本发明提供的复合固态电解质的制备方法包括：将无机陶瓷粉末、锂盐和有机溶剂进行混合，形成复合电解质；对上述复合电解质进行成型操作，得到复合固态电解质。本发明提供的复合固态电解质在高温下具有优异的电化学稳定性，组装得到的锂离子电池可满足高温环境下的运行需求。

技术领域

本发明涉及锂电池电解质制备技术领域，具体涉及一种复合固态电解质、其制备方法及锂离子电池。

背景技术

近年来，在新能源汽车领域，锂离子电池的需求逐年增加。目前，锂离子电池普遍采用液态电解液来进行离子传导，但有机电解液容易出现漏液、腐蚀电极、燃烧爆炸等事故，存在较大的安全隐患。

固态电解质由于其高安全性、高能量密度等优点，成为电解质领域研究的一个热点，但现有的固态聚合物电解质在较高温度下综合性能还不够理想，其制备工艺较为复杂，不利于产业化应用。鉴于安全、稳定性以及特殊工作环境的考虑，人们开始寻求能在高温下作业的固体电解质材料，以满足固态聚合物电解质组装的锂离子电池在高温条件下的运行需求。

发明内容

为了解决现有的固态聚合物电解质在较高温度下综合性能还不够理想的问题，本发明提供了一种新型复合固态电解质及其制备方法，所述复合固态电解质在较高的温度条件下具有良好的离子电导率和电化学稳定性。本发明还进一步提供了包括该复合固态电解质的锂离子电池。

为了达到上述发明目的，本发明提供一种复合固态电解质，包括无机陶瓷粉末、锂盐和有机溶剂，其中，无机陶瓷粉末与锂盐掺杂构成骨架，有机溶剂吸附在骨架上。

进一步地，在所述复合固态电解质中，所述无机陶瓷粉末的含量为70～90wt％，所述锂盐的含量为1～20wt％，所述有机溶剂的含量为1～20wt％。

更进一步地，在所述复合固态电解质中，所述无机陶瓷粉末的含量为70～85wt％，所述锂盐的含量为5～15wt％，所述有机溶剂的含量为2～15wt％。

进一步地，所述无机陶瓷粉末选自LLZSO、LLSBO、LLZGO、LLZTO、LTPO中的至少一种，其中，LLZSO的化学式为Li₇La₃Zr_2-xSn_xO₁₂，其中x＝0～1；LLSBO的化学式为Li_6.25La₃Sn_1.25Bi_0.75O₁₂；LLZGO的化学式为Li₇La₃Zr_1.7Ge_0.3O₁₂；LLZTO的化学式为Li_6.75La₃Zr_1.75Ta_0.25O₁₂；LTPO的化学式为LiTa₂PO₈。

进一步地，所述锂盐选自双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、双乙二酸硼酸锂、草酸二氟硼酸锂、高氯酸锂和四氟硼酸锂中的至少一种。

进一步地，所述有机溶剂选自1-甲基-3-乙基咪唑二氰基亚胺、氯化1,2-二甲基-3-丙基咪唑、1-乙基-2-甲基吡唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、N-丁基吡啶双三氟甲磺酰亚胺盐、三甲基丙基铵双三氟甲磺酰亚胺盐、N-甲基-N-丙基哌啶、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,丁基哌啶双三氟甲磺酰亚胺盐、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯中一种或几种。

进一步地，所述无机陶瓷粉末为纳米颗粒，粒径范围在300～800nm。