一种具有锂离子传导的介孔纳米粒子凝胶复合电解质及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种具有锂离子传导的介孔纳米粒子凝胶复合电解质及其制备方法与应用。它由包括表面修饰介孔纳米粒子、聚合物、离子液体和锂盐制成；表面修饰介孔纳米粒子为介孔纳米粒子使用硅烷偶联剂进行表面修饰得到。其制备方法如下：将聚合物、锂盐、表面修饰介孔纳米粒子与有机溶剂混合后，浇注到模具上流延成膜，真空干燥，得到复合电解质膜；然后在锂盐的离子液体溶液中浸泡，即得。本发明专利技术电解质离子电导率和力学强度高；制备方法简单，具有电化学窗口宽的优点，能与现有商业化的正极材料相匹配，从而能使用凝胶复合电解质制备出性能优异的锂离子电池。

Mesoporous nanoparticle gel composite electrolyte with lithium ion conduction and preparation method and application thereof

【技术实现步骤摘要】
一种具有锂离子传导的介孔纳米粒子凝胶复合电解质及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种具有锂离子传导的介孔纳米粒子凝胶复合电解质及其制备方法与应用，属于凝胶复合电解质领域。
技术介绍
锂离子电池具有容量大、工作电压高、污染小和安全性能高等优点，是一种绿色、环保的二次能源电池。凝胶复合电解质准固态锂离子电池有非常好的应用前景，得到了来自各方面的关注，凝胶复合电解质也成为锂离子电池研究领域的热点之一。凝胶复合电解质具有高离子电导率、柔性、与电极界面接触好等优点。与复合聚合物电解质相比凝胶复合电解质有更高的离子电导率、更好的热稳定性，与无机固态电解质相比凝胶复合电解质具有制备简单、柔性的特点。目前广泛研究的PEO基聚合物电解质有离子电导率低、分解电压低的局限性，通过添加无机填料制备的复合电解质可以提高离子电导率和机械性能，复合电解质离子电导率在10-5～10-4之间与传统液态锂离子电池离子电导率10-3～10-2相比仍有较大的差距，无法满足大规模应用的需要，因此制备了一种离子电导率可以与液态锂离子电池相媲美、柔性的凝胶复合电解质。...

【技术保护点】
1.一种具有锂离子传导的介孔纳米粒子凝胶复合电解质，包括表面修饰介孔纳米粒子、聚合物、离子液体和锂盐制成；/n所述表面修饰介孔纳米粒子为介孔纳米粒子使用硅烷偶联剂进行表面修饰得到。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有锂离子传导的介孔纳米粒子凝胶复合电解质，包括表面修饰介孔纳米粒子、聚合物、离子液体和锂盐制成；
所述表面修饰介孔纳米粒子为介孔纳米粒子使用硅烷偶联剂进行表面修饰得到。


2.根据权利要求1所述的凝胶复合电解质，其特征在于：所述表面修饰介孔纳米粒子、所述离子液体和所述锂盐与所述聚合物的质量比为0.5～6:0.5～0.8:2～6:10；
所述介孔纳米粒子为硅基介孔材料；
所述硅烷偶联剂选自巯丙基三甲氧基硅烷和/或巯丙基三乙氧基硅烷。


3.根据权利要求1或2所述的凝胶复合电解质，其特征在于：制备所述表面修饰介孔纳米粒子的方法包括如下步骤：将所述介孔纳米粒子与甲苯混合，在惰性气氛中加入所述硅烷偶联剂，进行保温搅拌反应，得到巯基化的介孔氧化硅；在所述惰性气氛中将所述巯基化的介孔氧化硅与过氧化氢溶液混合反应，得到湿料；将所述湿料加入硝酸锂的水溶液中搅拌反应，即得到所述表面修饰介孔纳米粒子。


4.根据权利要求3所述的凝胶复合电解质，其特征在于：所述介孔纳米粒子与所述硅烷偶联剂的质量比为1:1.5～4；
所述保温搅拌反应的温度为30～50℃，时间为12～24h；
所述过氧化氢溶液的质量百分含量为10％～30％；与所述过氧化氢溶液反应的时间为6～10h；
所述硝酸锂的水溶液的浓度为1～2mol/L；
加入所述硝酸锂的水溶液后的反应时间为6～10h；
所述惰性气氛包括氮气或氩气。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的凝胶复合电解质，其特征在于：所述聚合物选自聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚氧化乙烯和聚丙烯腈中的至少一种；
所述聚合物聚偏氟乙烯-六氟丙烯的重均分子量为30×104～50×104；所述聚氧化乙烯的重均分子量为60×104～100×104；所述聚丙烯腈的重均分子量为15×104～30×104；
所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑啉双(三氟甲基磺酰基)亚胺、1-己基-3-甲基吡啶双(三氟甲磺酰基)亚胺盐和1-(2-羟基乙基)-3-...

【专利技术属性】
技术研发人员：林原，张思东，解东梅，方艳艳，周晓文，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11