[发明专利]一种核壳结构电纺纳米纤维-陶瓷纳米线基全固态复合电解质制备方法

权利要求书

1.一种核壳结构电纺纳米纤维-陶瓷纳米线基全固态复合电解质制备方法。

2.一种基于核壳结构电纺纳米纤维-陶瓷纳米线的全固态复合电解质，其特征在于，由核壳结构聚偏氟乙烯-聚氧化乙烯复合纳米纤维膜、以及内嵌在纤维膜间隙之间的钆掺杂氧化铈陶瓷纳米线，聚氧化乙烯和双三氟甲烷磺酰亚胺锂的混合物构成；其中，

所述核壳结构聚偏氟乙烯-聚氧化乙烯复合纳米纤维膜的厚度为60～80μm，比表面积为10～25m²/g；

所述聚氧化乙烯和所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂中[EO]与[Li]的摩尔比为8∶1～20∶1；所述聚氧化乙烯的分子量为60万。

3.一种根据权利要求2所述的全固态复合电解质的制备方法，其特征在于，步骤如下：将采用同轴静电纺丝技术制备的核壳结构聚偏氟乙烯-聚氧化乙烯复合纳米纤维膜置于聚四氟乙烯板上，并在其上用刮刀刮涂溶解在乙腈中的钆掺杂氧化铈陶瓷纳米线，聚氧化乙烯和双三氟甲烷磺酰亚胺锂的混合溶液；刮涂完毕后置于60℃的真空干燥箱中烘干48h。

4.根据权利要求3所述的全固态复合电解质的制备方法，其特征在于，采用核壳结构聚偏氟乙烯-聚氧化乙烯复合纳米纤维膜和钆掺杂氧化铈陶瓷纳米线制备全固态复合电解质的具体步骤如下：

S1、分别配制PVDF和PEO纺丝溶液。PVDF纺丝溶液的配制：将1.5wt％四丁基氯化铵加入N，N-二甲基甲酰胺和丙酮的混合溶液中持续搅拌30min，其中控制两溶剂的质量比为6∶4。随后，将10～20wt％的PVDF粉末匀速加入混合溶液中，然后在45℃水浴中搅拌1h，制得PVDF纺丝溶液。PEO纺丝溶液的配制：将PEO和LiTFSI按照[EO]与[Li]的摩尔比为8∶1～20∶1加入乙腈中，快速搅拌3h以制得PEO纺丝溶液。

S2、将步骤S1配制的PVDF和PEO纺丝溶液分别缓慢加入到同轴静电纺丝装置的核层和壳层注射器中，利用推进泵调节纺丝液的流动速率，使PVDF和PEO纺丝液分别以1mL h^-1和10mL h^-1速度由注射器挤出，并在高压静电场的作用下溶液直接喷向收集板上以形成核壳结构PVDF-PEO复合纳米纤维膜；其中，与注射器相连的针头直径为0.3mm，注射器和纤维膜接收装置之间的距离为20cm，纺丝电压为35kV。

通过上述步骤S1和S2制备的核壳结构PVDF-PEO复合纳米纤维膜的厚度为60μm；

S3、利用静电溶吹技术和高温烧结技术制备GDC陶瓷纳米线。首先将一定量的硝酸铈六水合物、硝酸钆六水合物和柠檬酸分别溶解成N、N-二甲基甲酰胺中。每种溶液搅拌30分钟后，将上述所有溶液混合在一起并继续搅拌1小时，其中总氧化物与CA的摩尔比固定为1∶2。然后，将10～20wt％聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入混合物中并连续搅拌12h，直至形成均匀的纺丝溶液。随后，将纺丝溶液倒入自制的静电溶吹装置中，制备出GDC的前驱体纳米纤维。空气抽吸速度设置为1mL h^-1，电压为40kV，接受距离为60cm。之后，将GDC置于60℃真空烘箱中24h以去除残留溶剂。最后，将干燥的GDC的前驱体纳米纤维在马弗炉中在600～800℃的温度下煅烧以制得GDC陶瓷纳米线，其中加热速率控制为2℃min^-1，且在最高温度下保温3h。

S4、将步骤S2中核壳结构PVDF-PEO复合纳米纤维膜置于聚四氟乙烯板上，并于纤维膜上用刮刀刮涂溶解在乙腈中的GDC纳米线，PEO和LiTFSI的混合溶液，刮涂完毕后置于60℃的真空干燥箱中干燥48h，得到全固态复合电解质；其中，刮涂的混合溶液中[EO]与[Li]的摩尔比为12∶1；PEO在混合溶液中的质量分数为18％。