[发明专利]基于玻纤垂直阵列结构全固态复合电解质的制备方法

权利要求书

1.基于玻纤垂直阵列结构全固态复合电解质的制备方法，其特征在于：基于玻纤垂直阵列结构全固态复合电解质由玻纤电解质与聚合物电解质按6：4的质量比复合而成，其中：聚合物电解质由聚合物与锂盐以15:1～25:1的摩尔比复配而成，聚合物为颗粒状或粉末状，玻纤电解质的含量在500g-1000g，所获得的具有垂直阵列结构的全固态复合电解质的厚度为80-500μm；基于玻纤垂直阵列结构全固态复合电解质在制备时，至少包括如下步骤：

（1）配制聚合物电解质混合粉：将聚合物与锂盐以15:1～25:1的摩尔比配制，并充分混合制得；

（2）制备玻纤电解质，由玻璃热熔成纤制备，并且通过热处理玻璃相转变析晶获得；

（3）制备玻纤垂直阵列复合电解质：

1）将步骤（2）制得玻纤电解质裁剪成同样的长度，水平整齐放入已加工好的模具中；

2）在排列整齐的玻纤电解质中加入聚合物与锂盐的混合粉末以形成一层玻纤电解质/聚合物/锂盐混合物；随后在该层玻纤电解质/聚合物/锂盐混合物上，重复多次添加排列整齐的玻纤电解质，并且重复添加的所述排列整齐的玻纤电解质加入了聚合物与锂盐的混合粉末，以叠加多层玻纤电解质/聚合物/锂盐混合物；

3）随后，真空热压5-15分钟后，垂直于玻璃纤维的方向切片，即得到厚度为80-500μm的具有垂直阵列结构的全固态复合电解质。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）玻纤电解质的制备包括如下步骤：

1）按照玻璃电解质通式的化学计量比称量500g-1000g原料，通过球磨机混合均匀得到原料混合粉末；

2）将原料混合粉末加入刚玉坩埚中，通过高温电熔炉加热熔融，熔制温度为1200-1400^oC，熔制时间为0.5-1h，随后拉纤成形玻纤；

3）将拉制的玻纤置于马弗炉中进行热处理析晶，以1^oC/min的速率升至750^oC-900^oC，保温4-10h后再以1^oC/min的速率降至室温，得到玻纤电解质。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：制备玻纤电解质过程中，待形成澄清的熔融玻璃液后，将玻璃液转移至铂金槽型多孔漏板中，并从底部的漏嘴通过旋转的卷筒拉伸成纤，直径范围5-50μm，其中玻纤拉丝温度在1100-1300^oC，通过钼电极和热电耦控制玻纤拉丝温度；玻纤电解质直径根据玻璃粘度和拉丝速度控制。

4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）中玻纤电解质在全固态复合电解质中的质量百分比为10%-90%，聚合物电解质所占的质量百分比为10%-90%。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：玻纤电解质直径为10-15μm。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述真空热压的条件为在60-100^oC、5-15MPa下热压5-15分钟。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：聚合物电解质为聚氧化乙烯PEO、聚偏氟乙烯PVDF、聚丙烯腈PAN、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA以及聚乙二醇PEG的其中一种或多种；所述的锂盐为双三氟甲基磺酰亚胺锂LiTFSI、高氯酸锂LiClO₄和六氟磷酸锂LiPF₆中的一种或多种。

8.根据权利要求1或7所述的制备方法，其特征在于：玻纤电解质为氧化物类固态电解质，为下列中的其中一种或数种：

磷酸锗铝锂，Li_1+xAl_xGe_2-x(PO₄)₃，LAGP，x的值为0-0.7；

磷酸钛铝锂，Li_1+xAl_xTi_2-x(PO₄)₃，LATP，x的值为0-0.5；

锆酸镧锂Li₇La₃Zr₂O₁₂，LLZO。