[发明专利]复合固态电解质、制备方法及应用

权利要求书

1.一种复合固态电解质，其特征在于：包括第一固态电解质层和第二固态电解质层，

所述第一固态电解质层包含有机聚合物A、锂盐和改性纳米无机固态电解质；

第一固态电解质层中各组分的重量百分比分别为：有机聚合物A 20-80%，锂盐10-30%，改性纳米无机固态电解质1-60%；

所述有机聚合物A为聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯类共聚物、聚丙烯腈中的一种或两种以上；锂盐为LiClO₄、LiPF₆、LiBF₄、LiN(SO₂CF₃)₂和LiN(SO₂CF₂CF₃)₂中的一种或多种；改性纳米无机固态电解质为LLTO、LLZO或LATP中的一种或多种经偶联剂接枝改性所得；

第二固态电解质层包括有机聚合物B、锂盐、纳米金刚石、石墨烯和分散剂；

第二固态电解质层中各组分的重量百分比分别为：有机聚合物B 20-80%，锂盐10-30%，纳米金刚石1-50%，石墨烯1-50%，分散剂0.05-5%；

所述有机聚合物B为聚氧化乙烯，纳米金刚石的粒径分布为1-50nm，锂盐为LiClO₄、LiPF₆、LiBF₄、LiN(SO₂CF₃)₂和LiN(SO₂CF₂CF₃)₂中的一种或多种；石墨烯选自单层石墨烯、双层石墨烯以及具有3-10层的少层石墨烯中的一种或多种，石墨烯直径分布为1-50μm；分散剂为十二烷基苯磺酸钠；

所述第一固态电解质层靠近正极设置，第二固态电解质层靠近负极设置。

2.根据权利要求1所述的复合固态电解质，其特征在于：所述改性纳米无机固态电解质的电导率在1×10^-5S/cm~1×10^-1S/cm，改性纳米无机固态电解质的粒度为10-200nm。

3.根据权利要求1所述的复合固态电解质，其特征在于：所述第一固态电解质层和第二固态电解质层的总厚度为10-100μm，第一固态电解质层的厚度为5-80μm，第二固态电解质层的厚度为5-40μm。

4.权利要求1-3任一项所述的复合固态电解质的制备方法，其特征在于，步骤如下：

（1）将无机固态电解质分散至乙醇溶液中，加入硅烷偶联剂，搅拌均匀加热反应；

（2）将步骤（1）反应液高速离心分离后，使用乙醇洗涤2~3次，取出沉淀物真空干燥，得到改性无机固态电解质；

（3）将有机聚合物A和锂盐溶于溶剂中，搅拌均匀，得到混合溶液；

（4）向步骤（3）混合溶液中添加改性机固态电解质继续搅拌，配制成第一浆料，涂覆在基材上，干燥后形成第一固态电解质层；

（5）将有机聚合物B、锂盐、纳米金刚石、石墨烯、分散剂与溶剂混合，配制成第二浆料，在所述第一固态电解质层上形成第二固态电解质层，得到复合固态电解质。

5.根据权利要求4所述的复合固态电解质的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中无机固态电解质分散至乙醇溶液后质量浓度为1-10%，加入的硅烷偶联剂的质量为无机固态电解质质量的0.5-20%，加热温度为40-80℃，时间为12h。