[发明专利]聚碳酸酯全固态电解质和聚碳酸酯全固态电解质复合膜及其制备方法与锂离子电池

说明书

本发明属于聚合物全固态电解质领域，涉及一种聚碳酸酯全固态电解质和聚碳酸酯全固态电解质复合膜及其制备方法与锂离子电池。该聚碳酸酯全固态电解质包括聚碳酸酯、无机陶瓷快离子导体填料和锂盐，所述无机陶瓷快离子导体填料由Li_6.4La₃Zr_1.4Ta_0.6O₁₂和Li_1.5Al_0.5Ge_1.5(PO₄)₃组成。本发明通过不同种类无机陶瓷快离子导体填料之间的协同作用，有利于形成快速锂离子通道，从而提升电解质的电导率。

技术领域

本发明属于聚合物全固态电解质领域，具体地，涉及一种聚碳酸酯全固态电解质，该聚碳酸酯全固态电解质的制备方法，一种聚碳酸酯全固态电解质复合膜，该聚碳酸酯全固态电解质复合膜的制备方法，与一种锂离子电池。

背景技术

随着锂离子电池的应用领域愈加广泛，人们对其研究也越来越深入。锂离子电池的主要组成部分包括正极、负极和电解质。电解质作为电池中重要的一部分，与电池的性能联系相当紧密。现今商用的锂离子电池电解质均为液体，安全性差并且能量密度接近了理论极限，未来发展空间有限，所以研究人员纷纷将目光转向了固态电解质。

聚合物固态电解质具有成本低、安全性高、集成性好等诸多优点，被认为是下一代电解质的发展方向，然而，相较于液态电解质，聚合物固态电解质离子电导率低，现阶段难以大规模应用。

无机固态电解质在常温下电导率高，但难与正负极直接接触。

将聚合物固态电解质和无机固态电解质复合，可以集合两者的优点，在一定程度上提高电解质的综合性能。然而，目前复合方案所得电解质的电导率仍不尽如意。

发明内容

本发明的目的在于提供一种加入两种无机陶瓷快离子导体填料的聚碳酸酯全固态电解质，由该聚碳酸酯全固态电解质进一步得到的聚碳酸酯全固态电解质复合膜，以及一种锂离子电池，该聚碳酸酯全固态电解质和聚碳酸酯全固态电解质复合膜具有更高的电导率。

本发明的第一方面提供一种聚碳酸酯全固态电解质，该聚碳酸酯全固态电解质包括聚碳酸酯、无机陶瓷快离子导体填料和锂盐，所述无机陶瓷快离子导体填料由Li_6.4La₃Zr_1.4Ta_0.6O₁₂和Li_1.5Al_0.5Ge_1.5(PO₄)₃组成。

本发明的第二方面提供一种聚碳酸酯全固态电解质复合膜，该聚碳酸酯全固态电解质复合膜包括聚碳酸酯全固态电解质膜和多孔支撑材料层；所述聚碳酸酯全固态电解质膜的材质为上述聚碳酸酯全固态电解质。

本发明的第三方面提供上述聚碳酸酯全固态电解质的制备方法，包括以下步骤：

1)将所述聚碳酸酯和所述锂盐与有机溶剂混合，得到混合溶液；

2)向所述混合溶液中加入所述无机陶瓷快离子导体填料，形成悬浊液；

3)将所述悬浊液进行干燥，得到所述聚碳酸酯全固态电解质。

本发明的第四方面提供上述聚碳酸酯全固态电解质复合膜的制备方法，包括以下步骤：

1)将所述聚碳酸酯和所述锂盐与有机溶剂混合，得到混合溶液；

2)向所述混合溶液中加入所述无机陶瓷快离子导体填料，形成悬浊液；

3)将所述悬浊液涂覆在所述多孔支撑材料上，然后进行真空干燥，得到所述聚碳酸酯全固态电解质复合膜。