[发明专利]电场诱导取向制备聚合物复合固态电解质的模具及方法

权利要求书

1.电场诱导取向制备聚合物复合固态电解质的模具，其特征在于，包括

下底座(1)，设置为一导电圆盘，其上表面开有一圆槽(5)，其一侧设置有第一电极(11)；

水平调节螺母(12)，设置在下底座(1)的底部，用于调节下底座(1)的水平；

水平仪(13)，其与下底座(1)相连接；

绝缘环(6)，设置在所述圆槽(5)内，且绝缘环(6)的外径同圆槽(5)的内径，绝缘环(6)的厚度不小于圆槽(5)的深度；

绝缘垫片(2)，设置在下底座(1)上，其中部呈与圆槽(5)相对应的中空状；

平面导电极(3)，设置在绝缘垫片(2)上；平面导电极(3)采用导电网或导电板，导电网的材质采用导电金属，其目数在100目～1800万目，导电板的材质采用导电金属、ITO导电玻璃或高掺杂导电硅片；

上底座(4)，设置在平面导电极(3)上，其中部呈与圆槽(5)相对应的中空状，且该中空的内径同所述圆槽(5)的内径，上底座(4)一侧设置有第二电极(41)；

所述模具用于将无机粒子Li_6.4La₃Zr_1.4Ta_0.6O₁₂的质量含量为50％、Li₁₄Zn(GeO₄)的质量含量在30％、Li_0.33La_0.557TiO₃的质量含量在40％中的其中之一的聚合物复合固态电解质的离子电导率提高至60℃下10^-4S·cm^-1量级。

2.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述水平调节螺母(12)设置为三个，且均匀分布在下底座(1)底部外缘。

3.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述圆槽(5)的内径为50mm，圆槽(5)的深度为1-4mm，所述绝缘环(6)的厚度为1-4mm，绝缘环(6)的环厚为3mm。

4.采用如权利要求1-3任一项所述的模具的电场诱导取向制备聚合物复合固态电解质的方法，其特征在于，包括如下步骤：将有机聚合物、无机锂离子/钠离子导体颗粒、锂盐/钠盐制备成复合固态电解质混合物，脱泡，然后倒入所述圆槽中，通过调节水平螺母调整混合液使其在下底座中自然流平，分别通过第一电极和第二电极接通交流电源施加交流电场，制备聚合物复合固态电解质。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述复合固态电解质混合物的制备可采用两种方式：第一种方式为将有机聚合物用溶剂溶解，再加入无机锂离子/钠离子导体颗粒和锂盐/钠盐进行机械搅拌制备混合溶液，第二种方式为将容器温度升至聚合物基质转变为熔融态，加入无机锂离子/钠离子导体颗粒和锂盐/钠盐，进行机械熔合，形成混合熔体；

采用上述第一种方式时，接下来将混合溶液倒入模具，对其施加的交变电场的频率为10～500Hz，强度为50～1000V/m，对混合液加载交流电场时间为1min～5h，然后放置烘箱中或热台上加热直至溶剂完全挥发；

采用上述第二种方式时，将混合熔体倒入模具，对其施加的交变电场的频率为10～500Hz，强度为50～1000V/m，对混合熔体施加交流电场直至混合熔体凝固。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述有机聚合物为聚乙烯亚胺、聚环氧乙烷、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚环氧丙烷、聚偏氯乙烯、聚碳酸乙烯酯、聚三亚甲基碳酸酯、聚碳酸丙烯酯及其衍生物中的任意一种或任意几种的组合物。