The invention belongs to the field of all-solid-state lithium batteries, and discloses a lithium lanthanum zirconium oxide solid-state electrolyte, which comprises 60-75 wt% polymer, 8-15 wt% lithium salt and 15-30 wt% lithium lanthanum zirconium oxide three-dimensional porous inorganic network. The polymer is in-situ composite in the three-dimensional lithium lanthanum zirconium oxide porous inorgan The invention also discloses a preparation method of lithium lanthanum zirconium oxide solid electrolyte and its application in the field of lithium ion batteries. The three-dimensional porous network of lithium, lanthanum, zirconium and oxygen provides a continuous lithium ion transport channel, which makes the ionic conductivity higher. At the same time, the existence of three-dimensional porous network of lithium, lanthanum, zirconium and oxygen provides certain mechanical properties for composite solid electrolyte, which can inhibit the growth of lithium dendrites and improve the high temperature performance and safety of batteries. The interfacial compatibility and stability between solid electrolyte and electrodes are optimized and improved. The solid-state lithium battery has the advantages of stable cycle performance, high rate performance, low interfacial impedance and good stability.
【技术实现步骤摘要】
锂镧锆氧固态电解质及其制备方法、锂离子电池
本专利技术属于全固态锂电池领域,尤其涉及复合固态电解质,具体是一种锂镧锆氧固态电解质及其制备方法,以及其在锂离子电池领域的应用。
技术介绍
锂金属电池由于其高的能量密度已经被广泛认为是最有前途的下一代储能设备。然而,使用有机液态电解液的锂金属电池面临电解液的泄露和燃烧以及由锂枝晶生长引起的短路等安全隐患。采用固态电解质替代传统的有机液态电解液组装成全固态锂电池,有望从根本上提高锂电池的安全性。常见的固态电解质分为聚合固态电解质和无机固态电解质。然而采用单一电解质常常存在一些不足。聚合物固态电解质具有良好的柔性与电极间的界面接触更好,但是低的离子电导率,窄的电化学窗口限制了聚合物固态电解质的发展与应用。无机固态电解质具有高的离子电导率,宽的电化学窗口的优点,但是其与电极间的界面接触差,对水和氧敏感等问题制约了无机固态电解质的应用。复合固态电解质综合聚合物固态电解质和无机固态电解质的优点,离子电导率高,电化学稳定性好,机械性能好以及易于成型。聚氧化乙烯因其具有良好的界面相容性和良好的锂盐溶解能力被广泛研究。无机固态电解质中锂镧锆氧由于室温离子电导率高,电化学稳定性好等优点被广泛应用于复合固态电解质的研究中。例如,通过将锂镧锆氧颗粒分散到聚氧化乙烯基体中得到复合固态电解质膜(J.Zhangetal.NanoEnergy,2016,28,447-454),利用颗粒与聚合物基体的界面效应提高复合固态电解质膜性能,但锂镧锆氧颗粒以孤立形式存在,没有形成连续的锂离子传输通路,离子电导率低。在此基础上,有工作为了拓展锂离子迁移通 ...
【技术保护点】
1.一种锂镧锆氧固态电解质,其特征在于,包括60~75wt%聚合物、8~15wt%锂盐和15~30wt%锂镧锆氧三维多孔无机网络,所述聚合物原位复合于锂镧锆氧三维多孔无机网络。
【技术特征摘要】
1.一种锂镧锆氧固态电解质,其特征在于,包括60~75wt%聚合物、8~15wt%锂盐和15~30wt%锂镧锆氧三维多孔无机网络,所述聚合物原位复合于锂镧锆氧三维多孔无机网络。2.根据权利要求1所述的锂镧锆氧固态电解质,其特征在于,所述聚合物选自聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚环氧丙烷、聚乙烯吡咯烷酮、聚偏氯乙烯、聚碳酸丙烯酯中的至少一种。3.根据权利要求1所述的锂镧锆氧固态电解质,其特征在于,所述锂盐选自高氯酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、三氟甲基磺酸锂、双(三氟甲基磺酸)亚胺锂、双(氟磺酰)亚胺锂中的至少一种。4.根据权利要求1所述的锂镧锆氧固态电解质,其特征在于,所述锂镧锆氧三维多孔无机网络的成分为Li7-3xLa3Zr2MxO12或者Li7-xLa3Zr2-xMxO12,其中M=Ta、Nb、Sb、Si、In、Ge、Ga、Al、Mo,0≤x≤1。5.一种权利要求1~4任一项所述的锂镧锆氧固态电解质的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、配制锂镧锆氧前驱体溶液;S2、将模板浸泡于锂镧锆氧前驱体溶液,取出干燥;S3、将干燥后的模板热处理,得到锂镧锆氧三维多孔无机网络;S4、将聚合物和锂盐溶于有机溶剂,...
【专利技术属性】
技术研发人员:付雪连,卢周广,廖成竹,程化,
申请(专利权)人:南方科技大学,
类型:发明
国别省市:广东,44
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