[发明专利]可耐高压和大电流循环的自支撑无机-有机复合电解质及制备方法

说明书

本发明属于化学电源中的固态电池技术领域，特别是涉及一种可耐高压和大电流循环的自支撑无机‑有机复合电解质及制备方法。该电解质由以下原料组成：1‑2质量份有机聚合物、1‑2质量份锂盐、2‑6质量份无机陶瓷粉末以及适量溶剂；无机陶瓷为主体，聚合物和锂盐为填料；有机聚合物为聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯‑六氟丙烯共聚物、橡胶类、聚氨酯中的一种或多种；溶剂为DMF溶剂或DMAC溶剂；锂盐为LiFSI或LiTFSI；无机陶瓷为氧化物陶瓷LZTO、LLZO、LLZTO、LLZNO、LAGP或者硫化物陶瓷LAPS中的一种或多种组合；该电解质在常温下能够耐4.4V电压，且在2mA/cm²的大电流密度下能够正常充放电。

技术领域

本发明属于化学电源中的固态电池技术领域，特别是涉及一种可耐高压和大电流循环的自支撑无机-有机复合电解质及制备方法。

背景技术

目前广泛应用的传统的锂离子电池主要采用有机电解液，因此在过充、内部短路等其它异常工作状态时产生的大量热量会导致电解液快速汽化，进而可能引起电池爆炸和起火燃烧，这些安全隐患的根本解决途径是发展固态储能器件，即以非挥发性固体电解质替代有机电解液，开发基于高安全的固态电解质体系的固态锂电池技术。

固态电池具有高安全性、高比能特性，有望突破当前制约电动汽车的安全性和续航里程等瓶颈问题，将掀起新能源汽车产业更新换代的超级周期，因此欧美、日、韩等国家均将固态二次电池的研发列为未来10年重点战略发展方向，固态电池被认为是下一代清洁能源储存的替代品和有希望的候选者。特别值得注意的是，2010年之后，人们对固体电池所用的固态电解质的关注度呈指数增长，与有机液体电解液相比，无机固体电解质具有不易燃、不挥发、无液体泄漏、电池电压窗口宽、能量密度高等优点。

目前，科研机构和高校主流研究的固态电解质只能在小电流下循环，且采用的电解质体系一般为高锂盐体系，从而获得高的电导率，这样就限制了所制备的电解质无法在常温下进行大电流运行，因而无法满足固态电池的应用化发展。

发明内容

针对固态电解质现有技术中存在的问题，本发明的目的在于通过采用高含量陶瓷和低锂盐进行络合，提供一种可耐高压和大电流循环的自支撑无机-有机复合电解质及制备方法，此电解质具有丰富的3D网络空间，可大电流充放电，进而提高电池的大电流充放电能力和循环的稳定性。

为了实现上述目的，本发明所采用的具体技术方案为：

一种可耐高压和大电流循环的自支撑无机-有机复合电解质，该电解质由以下原料组成：1-2质量份的有机聚合物、1-2质量份的锂盐、2-6质量份的无机陶瓷粉末以及适量溶剂；所述无机陶瓷为主体，聚合物和锂盐为填料；

其中，所述有机聚合物为聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、橡胶类、聚氨酯其中的一种或多种组合；

所述锂盐为LiFSI或LiTFSI；

所述无机陶瓷为氧化物陶瓷LZTO、LLZO、LLZTO、LLZNO、LAGP或者硫化物陶瓷LAPS中的一种或多种组合；

所述溶剂为DMF溶剂或DMAC溶剂；

该电解质在常温下能够耐4.4V电压，且在2mA/cm²的大电流密度下能够正常充放电。

进一步，该电解质的电导率能够达到7*10^-4S/cm。

进一步，该电解质在常温和0.2C倍率下进行循环，循环200圈容量保持率能够达到94.1％。

更进一步，本发明还公开了上述电解质的制备方法，主要包括如下步骤：

S1、将1-2质量份聚合物在适量溶剂中搅拌或球磨1-4h，形成均一溶液；

S2、在上述均一溶液中加入1-2质量份锂盐搅拌或球磨0.5-6h；