[发明专利]一种复合固态电解质及制备方法

说明书

一种复合固态电解质及制备方法，所述复合固态电解质具有连续锂离子快速传导通路，包括：无机固态电解质多孔微球、聚合物和锂盐，所述复合固态电解质以无机固态电解质多孔微球为填料，所述无机固态电解质多孔微球利用喷雾干燥法制备；所述聚合物具有导锂离子能力。以及复合固态电解质的制备方法。本发明针对目前高陶瓷含量的复合固态电解质中因纳米陶瓷颗粒团聚导致的锂离子电导率低以及机械性能较差的问题，提供一种具有连续锂离子快速传导通路的复合固态电解质及制备方法，目的在于提高固态电解质的锂离子电导率的同时，改善电解质的机械性能和界面问题，为全固态电池的制备奠定基础。

技术领域

本发明涉及锂离子电池固态电解质技术领域，具体涉及一种具有连续锂离子快速传导通路的复合固态电解质及制备方法。

背景技术

锂离子电池由于具有能量密度高、使用寿命长、重量轻等优势，广泛应用于便携式电子设备以及新能源汽车之中。但是，目前商业化锂离子电池中使用易燃有机电解质，存在重大安全隐患，在热失控情况下会造成电池燃烧甚至爆炸。虽然通过添加阻燃剂、电极材料和隔膜优化等可以一定程度上提高其安全性，但不能完全消除安全隐患。采用不易燃烧和不易挥发的固态电解质替代易燃的液体电解液，可从根本上确保安全性。同时，固态电解质具有更高稳定性，可以匹配高电压正极和锂金属负极等高能量密度电极材料，提升电池能量密度。

然而，固态电解质的锂离子电导率以及固态电解质和电极之间的界面问题限制了固态电池的稳定运行。无机/聚合物复合电解质可兼具聚合物的柔性和无机物的稳定性，是目前最具有应用前景的固态电解质材料之一。特别是高陶瓷含量复合固态电解质，其中的无机固态电解质保证了复合固态电解质具有更好的机械稳定性和热稳定性，使其安全性能和界面稳定性更高。此外，在高陶瓷含量复合固态电解质中，锂离子倾向于在无机固态电解质体相和聚合物-无机界面处进行传输，但是将高含量的无机固态电解质纳米颗粒直接加入到复合固态电解质之中，很容易导致颗粒的不均匀团聚，使锂离子的传输受到阻碍，降低了复合固态电解质的锂离子电导率。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种具有连续锂离子快速传导通路的复合固态电解质及制备方法，本发明针对目前高陶瓷含量的复合固态电解质中因纳米陶瓷颗粒团聚导致的锂离子电导率低以及机械性能较差的问题，提供一种具有连续锂离子快速传导通路的复合固态电解质及制备方法，目的在于提高固态电解质的锂离子电导率的同时，改善电解质的机械性能和界面问题，为全固态电池的制备奠定基础。

本发明采用如下的技术方案实现：

本发明的第一方面提供了一种复合固态电解质，所述复合固态电解质具有连续锂离子快速传导通路，包括：无机固态电解质多孔微球、聚合物和锂盐；

所述复合固态电解质以无机固态电解质多孔微球为填料，所述无机固态电解质多孔微球利用喷雾干燥法制备；

所述聚合物具有导锂离子能力；

所述无机固态电解质多孔微球在所述复合固态电解质中的质量百分比为45％-80％，所述聚合物在所述复合固态电解质中的质量百分比为10％-45％，所述锂盐在所述复合固态电解质中的质量百分比5％-40％。

进一步的，所述无机固态电解质多孔微球为石榴石型、NASICON型、LISICON型、钙钛矿型、反钙钛矿型或硫化物无机固态电解质多孔微球中的至少一种。

进一步的，所述无机固态电解质多孔微球粒径为1～50μm。

进一步的，所述聚合物为聚环氧乙烷基聚合物、聚硅氧烷基聚合物、聚碳酸酯基聚合物、聚偏二氟乙烯或聚丙烯腈中的至少一种。