[发明专利]固态电解质及其制备方法、异质结纳米纤维、全固态锂电池

权利要求书

1.一种固态电解质，其特征在于，该固态电解质包含聚合物、锂盐和异质结纳米纤维，所述异质结纳米纤维通过在钛酸铋上原位生长二维纳米片状的溴氧化铋形成，所述钛酸铋具有铁电陶瓷性且呈多孔结构纳米纤维状，所述钛酸铋的XRD衍射峰符合JCPDS卡片NO.35-0795，所述溴氧化铋的XRD衍射峰符合JCPDS卡片NO.09-0393。

2.根据权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，以质量百分含量计，该固态电解质中，所述异质结纳米纤维占1%-20%。

3.根据权利要求2所述的固态电解质，其特征在于，以质量百分含量计，该固态电解质中，所述异质结纳米纤维占5%-15%。

4.根据权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，所述聚合物包含聚氧化乙烯，所述锂盐包含双三氟甲烷磺酰亚胺锂，且控制所述聚氧化乙烯中的结构单元氧化乙烯与所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂中的锂的摩尔比为8-16∶1。

5.根据权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，所述钛酸铋的制备方法包括：

将第一铋盐、钛酸四烷基酯、聚合物助纺剂和聚合物致孔剂和第一溶剂混合，制成纺丝溶液并纺成初生纤维，经过煅烧处理，形成具有铁电陶瓷性且呈多孔结构纳米纤维状的所述钛酸铋；其中，所述聚合物助纺剂、所述聚合物致孔剂能够在所述煅烧处理中被消除，所述煅烧处理在500-700℃下进行。

6.根据权利要求5所述的固态电解质，其特征在于，所述第一铋盐为硝酸铋、醋酸铋或两者的组合，所述钛酸四烷基酯包含钛酸四丁酯，所述第一铋盐与所述钛酸四烷基酯的投料摩尔比为1∶0.55-0.90；所述聚合物助纺剂为聚丙烯腈，所述聚合物致孔剂为聚苯乙烯，所述聚丙烯腈与所述聚苯乙烯的投料质量比为2-5∶1，所述第一溶剂包含N,N-二甲基乙酰胺；

和/或，所述纺丝溶液的质量浓度为8%-16%，纺成初生纤维采用静电溶吹纺丝，所述静电溶吹纺丝为在溶液吹喷纺丝时设置电场，使纺出的纤维分别经过吹喷作用和电场作用，控制电场的电压为30-50kV，纺丝接收距离为70-90cm，溶液挤出速度为5-15mL/h。

7.根据权利要求1、5或6所述的固态电解质，其特征在于，所述异质结纳米纤维的制备方法包括：

将具有铁电陶瓷性且呈多孔结构纳米纤维状的所述钛酸铋、第二铋盐、碱金属溴盐和第二溶剂混合，在加热条件下反应，生成所述异质结纳米纤维。

8.根据权利要求7所述的固态电解质，其特征在于，所述钛酸铋、所述第二铋盐和所述碱金属溴盐的投料摩尔比为3.5-5.5∶1∶0.8-1.2；和/或，所述第二铋盐为硝酸铋、醋酸铋或者两者的组合，所述碱金属溴盐为溴化钠、溴化钾或两者的组合。

9.根据权利要求7所述的固态电解质，其特征在于，控制所述反应在120-180℃下进行。

10.根据权利要求9所述的固态电解质，其特征在于，控制所述反应在150-170℃下进行。

11.根据权利要求7所述的固态电解质，其特征在于，所述第二溶剂包含乙二醇；和/或，控制所述反应在反应釜中进行，且控制各原料的混合溶液在所述反应釜内的填充比为70%-90%。

12.一种权利要求1-11中任一项权利要求所述的固态电解质的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

将聚合物、锂盐、异质结纳米纤维和第三溶剂混合均匀，获得浇铸溶液；

将所述浇铸溶液转移至具有预设形状的基体上，干燥，制得。

13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述第三溶剂包含乙腈；和/或，所述预设形状的基体为平板状基体，所述干燥采用真空干燥的方式进行，所述真空干燥的温度为30-70℃。