[发明专利]一种有机-无机复合固态电解质膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种有机-无机复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）制备ZiF改性活性无机填料：将活性无机填料粉末加入到含有表面活性剂的溶液中，搅拌至均匀后加入金属阳离子可溶性化合物，得溶液A；再将有机配体溶液倒入溶液A中，搅拌至均匀，然后经固液分离、洗涤、干燥后得到ZiF改性活性无机填料；

（2）制备有机-无机复合固态电解质膜浆料：将ZiF改性活性无机填料作为填充材料，按一定质量比例与PEO、LiTFSI均匀混合，形成复合电解质膜浆料；

（3）制备有机-无机复合固态电解质膜：采用溶液浇铸法，将复合电解质膜浆料倒入聚四氟乙烯模板中，待溶剂完全挥发后即可得到有机-无机复合固态电解质膜；

所述有机-无机复合固态电解质膜为表面光滑且含有微孔的膜结构，由PEO、LiTFSI以及ZiF改性活性无机填料组成；

所述步骤（1）中活性无机填料粉末采用石榴石型固体电解质粉末LLZO；

所述ZiF包裹在活性无机填料粉末表面。

2.根据权利要求1所述的有机-无机复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中表面活性剂采用聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵；含有表面活性剂的溶液和有机配体溶液所用溶剂为甲醇或N，N-二甲基甲酰胺，且含有表面活性剂的溶液和有机配体溶液所用溶剂的量相同。

3.根据权利要求1所述的有机-无机复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，金属阳离子可溶性化合物采用含钴、锌或锆阳离子的化合物；所述有机配体为二甲基咪唑。

4.根据权利要求1所述的有机-无机复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中活性无机填料粉末与表面活性剂的质量比为1:1-1:5；金属阳离子化合物与有机配体的摩尔比为1:1-1:10；金属阳离子化合物与活性无机填料粉末的质量比为4:1-10:1。

5.根据权利要求1所述的有机-无机复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，固液分离采取离心或抽滤；用溶剂洗涤3-5次；干燥条件为60-80℃下干燥6-24h。

6.根据权利要求1所述的有机-无机复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，PEO中EO与LiTFSI的物质的量的比为5:1-15:1，ZiF改性活性无机填料占PEO与LiTFSI总质量的1-50%。

7.根据权利要求1所述的有机-无机复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，在水、氧含量小于0.1ppm的手套箱内采用溶液浇铸法，将溶液倒入聚四氟乙烯模板中，之后在手套箱内静置48h，然后转移至真空干燥箱，60℃干燥12h使溶剂完全挥发，揭膜后得到有机-无机复合固态电解质膜。

8.根据权利要求1-7任一所述的制备方法制得的有机-无机复合固态电解质膜在锂离子电池中的应用。