[发明专利]一种基于表面缺陷二氧化钛的复合固态电解质膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种基于表面缺陷二氧化钛的复合固态电解质膜，其特征在于：所述复合固态电解质膜包含：二氧化钛、聚合物、锂盐。

2.根据权利要求1所述的复合固态电解质膜，其特征在于：所述二氧化钛为表面具有氧空位缺陷的二氧化钛纳米棒，直径为50～200nm，长度为500nm～5μm。

3.根据权利要求1所述的复合固态电解质膜，其特征在于：所述聚合物为聚氧化乙烯(PEO)、聚丙烯腈(PAN)、聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)、聚乙酸乙烯酯(PVAC)中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的复合固态电解质膜，其特征在于：所述锂盐包括高氯酸锂(LiClO₄)、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。

5.根据权利要求1所述的复合固态电解质膜，其特征在于：所述复合固态电解质膜的厚度为25～150μm。

6.一种权利要求1所述复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤(1)：将0.1mol氢氧化钾和10mmol二氧化钛粉末依次溶解分散于80ml的纯水中并搅拌均匀；将混合物装进反应釜在200℃下水热12h，将白色产物离心洗涤并置于200ml 10M的盐酸溶液中搅拌24h；然后将所得白色固体洗涤干燥，在450℃煅烧2h，得到二氧化钛纳米棒。

步骤(2)：将步骤(1)所得的二氧化钛纳米棒与硼氢化钠按质量比称量并研磨混合均匀；然后将混合粉末在惰性气氛的管式炉中烧结，再自然冷却至室温；将所得产物洗涤干燥，得到黑蓝色的缺陷二氧化钛。

步骤(3)：将步骤(2)所得的缺陷二氧化钛与锂盐分散于溶剂中，并超声1h；然后向混合物中加入聚合物粉末，并加热搅拌；将搅拌后的浆料浇筑在聚四氟乙烯皿中，然后进行真空干燥，得到复合固态电解质膜。

7.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中二氧化钛纳米棒与硼氢化钠的质量比为1：(0.5～2)；烧结温度为300℃～500℃；烧结时间为10min～120min。

8.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中缺陷二氧化钛与聚合物的质量比为(0.05～0.5)：1；聚合物与锂盐的摩尔比为(8～20)：1；聚合物为溶剂质量的3％-15％；溶剂为无水乙腈、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、丙酮中的一种。

9.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中加热搅拌温度为30～60℃；时间为6～12h；真空干燥温度为35～80℃；干燥时间为6～24h。

10.一种全固态锂离子电池，其特征在于：使用其包括权利要求1所述的复合固态电解质膜。