[发明专利]一种离子导电率高的固态电解质及其制备方法

说明书

一种离子导电率高的固态电解质，包括交联剂、离子导体、正极活性材料；交联剂包括聚偏二氟乙烯和聚环氧乙烷相互交联的高分子聚合物；离子导体包括Li_1.4Al_0.4Ti_1.6(PO4)₃；正极活性材料为LiFePO₄或者Li_cNi_aCo_bMn_1‑a‑bO₂，其中，0≤a≤1，0≤b≤1，0.4≤c≤1.5。在本发明中聚偏二氟乙烯和聚环氧乙烷形成交联结构有利于增强固态电解质的力学性能。同时，聚偏二氟乙烯和聚环氧乙烷具有高介电常数，前者具有良好的电化学稳定性，而后者中的醚氧基团可以与锂离子配位并生产环氧乙烷锂；由此可以在有机聚合物中容纳更多的锂离子。

技术领域

本发明涉及一种固态电解质，尤其涉及一种离子导电率高的固态电解质及其制备方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高，循环寿命长，没有记忆效应和优越的环境友好性，故锂离子电池在许多领域成为无处不在的能源。虽然锂离子电池在便携式设备上已经取得了巨大的成功，但是传统的液态锂离子电池具有易挥发、易分解、已泄露和易燃性的问题，这些问题限制着液态锂离子电池的发展。

为了克服液态锂离子电池的缺点，全固态锂离子电池，利用具有安全性更好的固态电解质，解决了液态锂离子电池的缺点。固态电解质一般分为三类：无机固态电解质、有机聚合物固态电解质和有机-无机复合固态电解质；而无机固态电解质通常又可分为氧化物和硫化物。

相比之下，有机-无机复合固态电解质由于无机材料的机械稳定性和有机聚合物与电极之间的界面相容性，在室温下可保持优秀的离子电导率；但是由于在有机-无机复合固态电解质中，有机材料中还是不能够容纳更多的锂离子，并且单一的有机材料在要求越来越高的锂离子电池中还是不能够满足固态电解质的力学性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种离子导电率高，并且循环性能好的固态电解质及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种离子导电率高的固态电解质，包括交联剂、离子导体、正极活性材料；所述交联剂包括聚偏二氟乙烯和聚环氧乙烷相互交联的高分子聚合物；所述离子导体包括Li_1.4Al_0.4Ti_1.6(PO4)₃；所述正极活性材料为LiPF₆或者Li_cNi_aCo_bMn_1-a-bO₂，其中，0≤a≤1，0≤b≤1，0.4≤c≤1.5。

上述的离子导电率高的固态电解质，优选的，所述聚偏二氟乙烯和聚环氧乙烷的重量比为20:1-5:1。

上述的离子导电率高的固态电解质，优选的，所述Li_1.4Al_0.4Ti_1.6(PO4)₃与聚偏二氟乙烯的重量比为1:100-1:20。

上述的离子导电率高的固态电解质，优选的，所述正极活性材料与聚偏二氟乙烯的重量比为1:100-1:10。

一种离子导电率高的固态电解质的制备方法，包括以下步骤，

1)将聚偏二氟乙烯和聚环氧乙烷的粉末加入到溶剂中，分散均匀；所述溶剂为NMP；

2)将离子导体和正极活性材料加入到步骤1)的溶液中，在室温-50摄氏度的温度下搅拌10小时以上形成浆料；

3)将步骤2)的浆料在40-80摄氏度的温度下真空或者惰性气体的保护下干燥1-3小时，形成离子导电率高的固态电解质。