[发明专利]一种复合固态电解质膜及其制备方法与应用

说明书

本发明实施例公开了一种复合固态电解质膜及其制备方法与应用，所述复合固态电解质膜的制备原料以重量份数计包括：有机纳米纤维1～5份；柔性聚合物100份；无机氧化物陶瓷填料5～20份；锂盐；所述锂盐与所述柔性聚合物的摩尔比为(8～20)：1。所述方法包括：将所述柔性聚合物、锂盐、有机纳米纤维和无机氧化物陶瓷填料混匀，获得浆料；将所述浆料涂覆在离型膜上，去除溶剂后，进行光固化交联或热固化交联，获得所述复合固态电解质膜；所述复合固态电解质膜中的有机纳米纤维和无机氧化物陶瓷颗粒协同配合，使其具有优异的离子电导率、高电化学性能和高机械性能，应用于锂离子全固态电池具有优异的循环性能和倍率性能。

技术领域

本发明实施例涉及电池材料技术领域，特别涉及一种复合固态电解质膜及其制备方法于应用。

背景技术

现有锂离子电池体系采用有机液体电解质，而这些有机液体电解质易泄露、易挥发、易爆炸，电池循环寿命短，可能造成极大地安全隐患，并且大大降低了锂离子电池的安全性和能量密度。用固态电解质替代液态电解质的固态锂离子电池(SSLIBs)，在解决传统锂电池能量密度偏低和循环寿命较短两个关键问题的同时，有望彻底解决锂电池的安全性问题。固态电池的关键在于固态电解质的发展。目前，固态电解质还存在室温离子电导率低，固态电解质/电极之间界面接触较差，以及电池充放电过程中锂枝晶生长等问题。

目前以聚环氧乙烷(PEO)基的固态电解质研究最为广泛，聚合物虽然有较好的柔性及对电极界面的稳定性，但聚合物固态电解质的离子电导率不高，且机械性能较差，使其应用受限，无机陶瓷类固态电解质虽然具有很高的离子电导率，但质脆且硬，与电极存在严重的界面接触问题。

因此，如何制备一种离子电导率高、具有高电化学性能和高机械性能复合固态电解质膜，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例目的是提供一种复合固态电解质膜及其制备方法与应用，具有优异的离子电导率、高电化学性能和高机械性能。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种复合固态电解质膜，所述复合固态电解质膜的制备原料以重量份数计包括：

有机纳米纤维1～5份；

柔性聚合物100份；

无机氧化物陶瓷填料5～20份；

锂盐；其中，

所述锂盐与所述柔性聚合物的摩尔比为(8～20)：1。

进一步地，所述柔性聚合物包括聚环氧乙烷、聚偏氟乙烯和聚偏氟乙烯共六氟丙烯中的至少一种。

进一步地，所述有机纳米纤维包括芳纶纳米纤维、聚酰胺6纳米纤维和聚酰亚胺纤维中的至少一种。

进一步地，所述无机氧化物陶瓷填料包括Al₂O₃、TiO₂和SiO₂中的至少一种。

进一步地，所述无机氧化物陶瓷填料的粒径为450～550nm。

进一步地，所述锂盐包括双氟磺酰亚胺锂LiFSI、双三氟甲基磺酰亚胺锂LiTFSI和六氟磷酸锂LiPF₆中的至少一种。

进一步地，所述复合固态电解质膜的厚度为50～80μm。

本发明实施例还提供了采用所述复合固态电解质膜制备方法，所述方法包括：

将以重量份数计的柔性聚合物100份、锂盐、有机纳米纤维1～5份和无机氧化物陶瓷填料5～20份混匀，获得浆料；其中，所述锂盐与所述柔性聚合物的摩尔比为(8～20)：1；

将所述浆料涂覆在离型膜上，去除溶剂后，进行光固化交联或热固化交联，获得所述复合固态电解质膜。