[发明专利]一种有机-无机复合电解质及其制备方法

说明书

本发明涉及一种有机‑无机复合电解质制备方法，这种有机‑无机复合电解质由锂镧锆氧石榴石型电解质(LGLZIO)，有机物以及锂盐LiTFSI复合而成。本发明首先采用高温固相法制备出LGLZIO前驱体粉末，将LGLZIO前驱体粉末与有机物，锂盐LiTFSI分散到有机溶液中搅拌均匀形成浆料，采用旋涂法将浆料涂在炭铜箔基底上烘干得到有机‑无机复合电解质薄膜。制备出的有机‑无机复合电解质在室温下稳定且具有较高离子电导率，低活化能，相较于目前已有复合电解质，锂盐的加入大大减小了界面阻抗，利于提高其电化学性能。

技术领域

本发明涉及一种有机-无机复合电解质及其制备方法，具体涉及一种有机-无机复合电解质及其制备方法。

背景技术

在目前的电池领域研究中，锂离子电池具有体积小、质量轻、能量密度高、电化学窗口宽、环境友好等优越性能，而且应用广泛。但目前传统的液态锂离子电池内部的电解液易燃易爆，因此安全性问题受到了广泛关注。在这种背景之下，人们将目光投向全固态电解质的研究，目前比较常见的固态电解质包括：无机固态电解质、聚合物基固态电解质以及有机-无机复合电解质。

但现有技术研究中，仍然存在很多问题，例如，常见的无机固态电解质包括钙钛矿结构，但室温下离子电导率低；NASCION结构，制备复杂，致密度低；石榴石型结构：界面阻抗高，倍率充放电性能差。常见的聚合物电解质为PEO基固态电解质，但是室温条件下PEO易结晶，室温离子电导率仅为10^-7S/cm量级，且聚合物固态电解质电化学窗口较窄，电池电化学稳定性差。目前人们已经研制出很多种复合电解质，但制备过程中采用的药品毒性很强不易于操作，且不同种类有机物选取最终电解质离子电导率也并不十分理想。

在这种背景之下，需要合适选取材料制备出一种具有良好化学及电化学性能的有机-无机复合电解质。

发明内容

为了解决上述背景技术中提出的问题，本发明提供了一种有机-无机复合电解质及其制备方法。本发明通过将石榴石型固体电解质与有机物以及锂盐融合制备出具有很好性能的有机-无机复合电解质。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种有机-无机复合电解质，所述有机-无机复合电解质由锂镧锆氧石榴石型固态电解质粉末、锂盐LiTFSI和有机物复合而成，其中：锂镧锆氧石榴石型固态电解质粉末、锂盐LiTFSI和有机物的质量比为3～14：3～14：2～6，锂镧锆氧石榴石型固态电解质粉末的化学通式为Li_6.55+xGa_0.15La₃Zr_1.85In_xO₁₂，0≤x≤0.3。

优选的，所述锂镧锆氧石榴石型固态电解质粉末的化学通式为Li_6.7Ga_0.15La₃Zr_1.85In_0.15O₁₂。

优选的，所述有机物为聚氟乙烯、聚氧化乙烯、聚丙烯晴、聚甲基丙烯酸甲酯或聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物。

优选的，所述锂镧锆氧石榴石型固态电解质粉末、锂盐LiTFSI和有机物的质量比为4:7:3、3:3:2、14:7:3、7:14:6、7:7:3、3:6:4或6:3:2。

本发明还提出一种所述有机-无机复合电解质的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、Li_6.55+xGa_0.15La₃Zr_1.85In_xO₁₂电解质前驱体粉末制备：

A、将La₂O₃进行预烧，烧结曲线：4～6℃/min从室温升温至900～1000℃，保温9～11h；