[发明专利]耐高电压型有机无机复合固态电解质材料制备方法及应用

说明书

一种耐高电压型有机无机复合固态电解质的制备方法及应用，属于新型能源存储领域。首先将碳酸亚乙烯酯与烯丙基三甲氧基硅烷混合搅拌后加热到60℃后，滴加引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)，反应一段时间，加入LiTFSI的乙腈溶液和20％LLZO纳米颗粒，再次搅拌得到白色的混合悬浊液，流延制膜，得到薄膜型的固态电解质。本发明制备方法简单、安全、成本低，制备的耐高电压型聚合物固态电解质，可以很好的匹配NCM正极材料，在特异性针对活性正极材料方面，具有良好的与活性正极材料匹配的性能。不仅可以提高全固态电池的循环性能，提高能量密度，这种特异性可以很好的抑制活性正极材料的过渡金属的溶解，提高了负极界面处的刚性及电导率。从而提高全电池的循环性能。

技术领域

本发明属于新型能源存储领域，具体涉及锂离子电池复合固态电解质的制备方法及应用。

背景技术

锂金属固态电池作为储能基础行业的先进性代表，高能量密度的特性是储能行业发展的一个重要方向。聚合物和陶瓷复合固态电解质SCEs由柔性聚合物主体、溶解的锂盐和刚性无机填料构成。聚氧化乙烯(PEO)作为一种典型的离子导电聚合物载体与聚偏氟乙烯(PVDF)，聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)、聚丙烯腈(PAN)、碳酸盐(PPC)、聚碳酸乙烯酯(PVC)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等其他材料相比，占主导地位。锂盐例如LiN(CF₃SO₂)₂，LiTFSI，LiN(SO₂F)₂，LiFSI和LiClO₄由于其高电化学性能热稳定性好，溶解性好，促进形成稳定的SEI。

无机填料根据它们的离子传导行为可以分为非活性填料和活性填料。通常是非活性填料包括氧化物(二氧化硅、Al₂O₃、ZrO₂等)、矿物(如蒙脱石和埃洛石)，碳材料，金属有机框架(MOF)等。活性填料通常覆盖所有锂离子导电材料，如LISICON型(Li₁₄Zn(GeO₄)₄)、NASICON型(Li_1.5Al_0.5Ge_1.5(PO₄)₃[LAGP]和(Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃[LATP])，过滑石型(Li₃La_2/3-xTiO₃[LLTO])，石榴石型(Li₇La₃Zr₂O₁₂[LLZO]，La位：Ca、Sr、Ba、K等，Zr位：Ta、Nb等)、硫化物电解质(如Li₁₀GeP₂S₁₂)和一些其他陶瓷(LiPON、Li₃N等)LISICON型NASICON型石榴石型硫化物电解质。此外基于上述的复合方法存在陶瓷颗粒沉降难以均匀混合的缺点，如何针对这些问题合理的设计聚合物复合电解质尚未有明确的制备方法。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种利用有机合成工艺制备兼具高电压与机械性能的柔性聚合物基复合电解质。

基于上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种耐高电压型有机无机复合固态电解质的制备方法，其特征在于所述的固态电解质是由共聚物、LLZO纳米无机活性填料、LiTFSI作为锂盐组成，制备的具体步骤为：

(1)共聚物的制备：将碳酸亚乙烯酯与烯丙基三甲氧基硅烷混合均匀，在室温下搅拌0.2-0.8h，充分混合后，将反应体系转移到60℃的油浴锅中加热，待体系温度上升到50-60℃后，滴加引发剂，反应12-26h，体系停止加热，得到粘稠的透明胶状体。