[发明专利]复合固态电解质、全固态锂离子电池及其制备方法

权利要求书

1.一种复合固态电解质，其特征在于，包括双层聚合物电解质以及包覆于所述双层聚合物电解质内的无机固态电解质，所述双层聚合物电解质包括多孔碳纤维层和原位聚合层，所述多孔碳纤维层包括三维交联的碳纤维电解质，所述原位聚合层包括原位生长于所述碳纤维电解质表面的原位聚合物电解质，所述原位聚合物电解质填充于碳纤维电解质三维交联形成的孔隙内，所述无机固态电解质包覆于所述碳纤维电解质内。

2.根据权利要求1所述的复合固态电解质，其特征在于，所述无机固态电解质包括固态硫化物电解质或者固态氧化物电解质中的至少一种；

所述固态硫化物电解质包括Li₁₀GeP₂S₁₂；

所述固态氧化物电解质包括Li₇La₃Zr₂O₁₂或者掺杂有Ga或Ta的Li₇La₃Zr₂O₁₂；

所述多孔碳纤维层含有锂盐；

所述锂盐包括双三氟甲磺酰亚胺锂(LiTFSI) ，硝酸锂，六氟磷酸锂，四氟硼酸锂，高氯锂，六氟砷酸锂中的至少一种；

所述原位聚合层还包括引发剂；

所述引发剂包括六氟磷酸锂；

所述碳纤维电解质通过对聚合物前驱体静电纺丝得到；

所述聚合物前驱体包括聚甲基丙烯酸甲酯，聚丙烯腈，聚氧化乙烯中的至少一种；

所述原位聚合物电解质通过聚合物单体原位聚合得到；

所述聚合物单体为1,3-二氧戊环。

3.一种复合固态电解质的制备方法，其特征在于，包括：

按照一定比例将无机固态电解质、锂盐和聚合物前驱体溶解于第一有机溶剂中搅拌得到第一溶液，对第一溶液进行静电纺丝得到三维交联且包覆有无机固态电解质和锂盐的碳纤维电解质，对碳纤维电解质进行压片、切片得到多孔碳纤维层；

制备聚合物单体前驱液，将所述聚合物单体前驱液置于所述多孔碳纤维层的孔隙内，经原位聚合形成原位聚合物电解质，以得到复合固态电解质。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物前驱体包括聚甲基丙烯酸甲酯，聚丙烯腈，聚氧化乙烯中的至少一种；

所述无机固态电解质：锂盐：聚合物前驱体=1:2:2 ~ 2:2:1；

所述第一有机溶剂包括乙醇，N,N-二甲基甲酰胺，丙酮中的至少一种；

所述第一溶液的质量分数为20%-30%；

所述静电纺丝的参数为：纺丝温度25℃-45℃，喷速为0.05-0.1 ml/min，电压为18-28Kv，正负极间距为12-28 cm。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述无机固态电解质按照以下方法制备而成：

将硫化物在还原气氛下球磨、煅烧后，冷却至室温，得到无机固态电解质；

硫化物包括Li₂S，P₂S₅以及GeS₂，无机固态电解质包括Li₁₀GeP₂S₁₂；

所述球磨时间为30-50h，所述煅烧温度为400-500℃，所述煅烧时间为6-10h。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述制备聚合物单体前驱液具体包括：

将引发剂和聚合物单体混合均匀，以制备所述聚合物单体前驱液；

所述聚合物单体的体积分数为25%-100%；

将引发剂和聚合物单体混合均匀具体包括：

将引发剂加入到第二有机溶剂中搅拌溶解得到第二溶液，在第二溶液中加入聚合物单体，并混合均匀；

所述引发剂包括六氟磷酸锂；

所述第二溶液中引发剂浓度为1-3mol/L；

所述第二有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯中的至少一种；

所述聚合物单体包括1,3-二氧戊环单体。