一种复合固态电解质及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116031476A(43)申请公布日2023.04.28(21)申请号202111247893.6(22)申请日2021.10.26(71)申请人中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所地址215123江苏省苏州市苏州工业园区独墅湖高教区若水路398号(72)发明人陈代前胡晨吉沈炎宾陈立桅(74)专利代理机构北京品源专利代理有限公司11332专利代理师王艳斋(51)Int.Cl.H01M10/0565(2010.01)H01M10/0525(2010.01)H01M10/058(2010.01)权利要求书2页说明书8页附图3页(54)发明名称一种复合固态电解质及其制备方法和应用(57)摘要本发明提供一种复合固态电解质及其制备方法和应用。所述复合固态电解质包括三维无机固态电解质骨架和聚合物电解质，所述制备方法包括将无机固态电解质和聚四氟乙烯进行混合和研磨，得到三维无机固态电解质骨架；而后在得到的三维无机固态电解质骨架中加入聚合物电解质，得到所述复合固态电解质。本发明通过构建相互连接的三维无机固态电解质骨架，提高了无机固态电解质的含量，同时采用无溶剂的制备工艺，原料成本低廉，反应条件温和，具备良好的重复性和稳定性，适合工业化应用。CN116031476ACN116031476A权利要求书1/2页1.一种复合固态电解质的制备方法，其特征在于，所述复合固态电解质包括三维无机固态电解质骨架和聚合物电解质，所述制备方法包括以下步骤：(1)将无机固态电解质和聚四氟乙烯进行混合和研磨，得到三维无机固态电解质骨架；(2)在步骤(1)得到的三维无机固态电解质骨架中加入聚合物电解质，得到所述复合固态电解质。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述复合固态电解质中三维无机固态电解质骨架的质量百分含量为80％～85％，聚合物电解质的质量百分含量为15％～20％。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中无机固态电解质包括氧化物无机固态电解质或硫化物无机固态电解质；优选地，所述氧化物无机固态电解质包括Li7La3Zr2O12、Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12；优选地，所述硫化物无机固态电解质包括Li10GeP2S12、Li6PS5Cl；优选地，以复合固态电解质的总质量为100％计，所述步骤(1)中聚四氟乙烯的质量百分含量为0.1％～5.0％。4.根据权利要求1‑3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中研磨在加热的条件下进行；优选地，所述加热的温度为80℃～120℃；优选地，所述研磨的时间为0.5h～1h。5.根据权利要求1‑4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中将无机固态电解质和聚四氟乙烯进行混合和研磨结束后，采用辊压方式得到三维无机固态电解质骨架；优选地，所述三维无机固态电解质骨架的厚度为30μm～500μm。6.根据权利要求1‑5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物电解质包括聚合物和锂盐；优选地，所述聚合物为能在固态和液态间进行相互转换的聚合物A或采用液态单体和引发剂制得的固态聚合物B；优选地，以复合固态电解质的总质量为100％计，所述聚合物的质量百分含量为5.00％～17.75％；优选地，所述聚合物A包括聚丁二腈；优选地，所述聚丁二腈的熔点为54℃～57℃；优选地，所述固态聚合物B包括聚碳酸亚乙烯酯或聚碳酸乙烯亚乙酯；优选地，所述锂盐包括六氟磷酸锂、高氯酸锂、三氟甲基磺酸锂、双氟磺酰亚胺锂或双三氟甲基磺酰亚胺锂中的至少一种；优选地，以复合固态电解质的总质量为100％计，所述锂盐的质量百分含量为2.25％～10.00％。7.根据权利要求1‑6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中加入聚合物电解质后，还包括在真空下浸泡；优选地，所述真空的真空压力为0.00～‑0.10MPa；优选地，所述浸泡的时间为24h以上。8.根据权利要求1‑7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步2CN116031476A权利要求书2/2页骤：(1)以复合固态电解质的总质量为100％计，将无机固态电解质和质量百分含量为0.1％‑5.0％的聚四氟乙烯进行混合和研磨，研磨在加热中进行，加热的温度为80℃～120℃，研磨的时间为0.5h～1h，研磨结束后采用辊压方式得到质量百分含量为80％～85％和厚度为30μm～500μm的三维无机固态电解质骨架；(2)以复合固态电解质的总质量为100％计，在步骤(1)得到的三维无机固态电解质骨架中加入包括质量百分含量分别为5.00％～17.75％的聚合物和2.25％～10.00％的锂盐的聚合物电解质，而后在真空压力为0.00～‑0.10MPa下真空浸泡24h以上，得到所述