[发明专利]一种安全性能高的PEO聚合物固体电解质及其制备方法、固体锂电池

权利要求书

1.一种安全性能高的PEO聚合物固体电解质，其特征在于，包括与正极片接触的PAN层，由PAN颗粒、无机固体电解质颗粒和锂离子二次电池锂盐构成；与负极片接触的PEO层，由PEO颗粒、双三氟甲磺酰亚胺锂LiTFSI和导电颗粒构成；和设置在PAN层与PEO层之间的无机复合层，由阻燃剂、多孔聚酰亚胺PI和LLZO纳米颗粒组成。

2.根据权利要求1所述的一种安全性能高的PEO聚合物固体电解质，其特征在于，所述PAN层中使用的无机固体电解质颗粒为锆酸镧锂LLZO纳米粉、钙钛矿型、NASICON颗粒中的一种，所使用的锂离子二次电池锂盐为LiTFSI、螯合硼类锂盐、螯合磷类锂盐、全氟膦类锂盐、烷基类锂盐、磺酸盐类锂盐、铝酸锂盐类、亚胺锂以及无机电解质锂盐中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种安全性能高的PEO聚合物固体电解质，其特征在于，所述PEO层中的导电颗粒为LLZO纳米颗粒和磷酸钛铝锂LATP纳米颗粒中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种安全性能高的PEO聚合物固体电解质，其特征在于，所述无机复合层中的阻燃剂为十溴二苯乙烷DBDPE、铁氧体黄、空心玻璃微球、对位芳纶纤维、石墨烯、过渡金属二卤化物和六角氮化硼中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种安全性能高的PEO聚合物固体电解质，其特征在于，PAN层厚度为25-100μm，PEO层厚度为5-150μm，无机复合层厚度为30-100μm，PEO聚合物固体电解质总厚度为100-350μm。

6.如权利要求1所述的一种安全性能高的PEO聚合物固体电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、PAN层的制备：将PAN颗粒、无机固体电解质颗粒和锂离子二次电池锂盐加到二甲亚砜DMSO中形成混合液，PAN、无机固体电解质颗粒、锂离子二次电池锂盐和DMSO的质量比为10-20:1-3:0.5-1.5:60-70，将上述混合液球磨，将上述混合液置于常温并压力0.005-0.02MPa下一段时间，再将混合液倒入模具真空干燥，得到薄膜即为第一层PAN层；

步骤二、无机复合层的制备：将聚酰亚胺预聚体PAA颗粒、阻燃剂和LLZO纳米颗粒以质量比50-70:3-8:4-8加入N-甲基吡咯烷酮NMP中，搅拌得到混合液，NMP质量为混合液质量的30-60%，将混合液滴加到浸入硅油中的水凝胶表面，得到的多孔PI-阻燃剂膜，将PI-阻燃剂膜用水冲洗，空气中干燥；

步骤三、PEO层的制备：将PEO颗粒、LiTFSI和LLZO纳米颗粒以质量比为50-65:5-10:3-6加到二甲亚砜DMSO中，搅拌2-6小时得到混合液，DMSO的质量为混合液质量的40-65%，将混合液倒入模具，真空干燥，固化后的薄膜即为PEO层；

步骤四、将上述步骤一~三制备的三层固体电解质层按照顺序叠加，并以10-20MPa压制后，经真空热处理，得到PEO聚合物固体电解质。

7.根据权利要求6所述的一种安全性能高的PEO聚合物固体电解质的制备方法，其特征在于，步骤一中的混合液球磨时间为1-3小时，置于低压下时间为12-24小时，于模具中温度100-120℃下干燥时间为1-3小时；步骤二中混合液搅拌时间为2-6小时，混合液在30-60℃下滴入水凝胶表面，得到的PI-阻燃剂膜用去离子水冲洗3-5次，20-35℃空气中干燥24-48小时；步骤三中混合液搅拌时间为2-6小时，于模具中60-100℃下真空干燥2-6小时；步骤四中真空热处理温度为150-300℃，时间为30-60分钟。

8.如权利要求1所述的一种安全性能高的PEO聚合物固体电解质制备的固体锂电池，其特征在于，包括正极片、负极片和PEO聚合物固体电解质，正极片与负极片位于PEO聚合物固体电解质两侧，正极片与PAN层连接，负极片与PEO层连接。