一种具有两种表面的复合固体电解质及其制备方法技术

本发明专利技术涉及电化学储能领域，具体是指一种具有两种表面的复合固体电解质及其制备方法。该复合固体电解质的成分为两种聚合物、锂盐以及陶瓷填料。首先通过静电纺丝或冰模板法等方法制备三维陶瓷骨架，并配制两种具有不同电化学稳定性的聚合物电解质的前驱体溶液；然后采用旋涂法或流延成型法将其中一种聚合物电解质的前驱体涂于洁净的玻璃板上，将所得三维陶瓷骨架置于聚合物电解质前驱体之上并加热使聚合物电解质成型；最后通过旋涂法或流延成型法将另一种聚合物前驱体电解质溶液均匀涂于陶瓷三维骨架的另一个表面上，加热后即得该具有两种表面的复合固体电解质，适用于锂离子电池、锂硫电池以及液流电池等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种具有两种表面的复合固体电解质及其制备方法
本专利技术涉及电化学储能领域，具体是指一种具有两种表面的复合固体电解质及其制备方法。
技术介绍
传统的锂离子电池使用可燃、有毒的有机液态电解液，给电池造成了巨大的安全隐患。另外，随着便携式电子产品和电动汽车的快速发展，传统锂离子电池已经无法满足当前市场对高能量密度储能设备的迫切需求。因此，开发具有高安全性、高能量密度的新一代蓄电池已经成为学术界和工业界的当务之急。采用热稳定性良好的固体电解质取代液态电解液是解决电池安全问题的有效途径。同时，固体电解质通常具有较高的剪切模量，理论上可以阻挡锂金属枝晶的生长，因而具有使锂金属负极实用化的潜力。锂金属负极具有极高的理论容量和最负的电势，能大大提高电池的能量密度。此外，传统的锂离子电池采用磷酸铁锂作为正极活性物质，而磷酸铁锂的电势和比容量较低，无法满足当前市场对高能量密度电池的需求。采用锂金属负极和高电压三元正极的固态电池是当前最具潜力的新一代二次电池之一。虽然具有广阔的前景，目前高电压锂金属固态电池的发展还面临巨大挑战。其中一个最重要的困境本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有两种表面的复合固体电解质，其特征在于，该复合固体电解质的成分为两种聚合物、锂盐以及陶瓷填料，两种聚合物分别为：还原电位低于0.5V vs.Li/Li

【技术特征摘要】
1.一种具有两种表面的复合固体电解质，其特征在于，该复合固体电解质的成分为两种聚合物、锂盐以及陶瓷填料，两种聚合物分别为：还原电位低于0.5Vvs.Li/Li+的抗还原性聚合物和氧化电位高于4.0Vvs.Li/Li+的抗氧化性聚合物，两种聚合物之间的质量比为0.01:1～1:0.01；
陶瓷填料为三维骨架结构，其上下表面分别成型有：抗还原性聚合物电解质层和抗氧化性聚合物电解质层，两种聚合物总量与陶瓷填料的质量比为1:20～1:0.01；
每种聚合物电解质层中，聚合物与锂盐的质量比为1:20～1:0.001。


2.按照权利要求1所述的具有两种表面的复合固体电解质，其特征在于，该复合固体电解质的技术指标如下：电化学窗口0～4.5Vvs.Li/Li+，厚度5～500μm，电导率10-2～10-5Scm-1。


3.按照权利要求1所述的具有两种表面的复合固体电解质，其特征在于，抗还原性聚合物为聚氧化乙烯(PEO)或聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)，抗氧化性聚合物为聚丙烯腈(PAN)或聚偏氟乙烯(PVDF)，锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)、高氯酸锂(LiClO4)、双三氟甲磺酰亚胺锂(LiTFSI)之一或两种以上，陶瓷填料为不导电子的无机非金属材料：氮化硼(BN)、氧化锆(ZrO2)或钙钛矿型固体电解质Li3xLa(2/3-x)TiO3(LLTO)。


4.按照权利要求1所述的具有两种表面的复合固体电解质，其特征在于，每种聚合物电解质层中，还包括塑化剂、引发剂之一种或两种，聚合物与塑化剂的质量比为1:20～1:0，聚合物与引发剂的质量比为1:10～1:0；塑化剂为碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲基乙基酯(EMC)之一或两种以上，引发剂为偶氮二异丁腈或1-羟基-环己基-苯基甲酮。


5.按照权利要求1所述的具有两种表面的复合固体电解质，其特征在于，陶瓷填料层的厚度为1～450μm，抗还原性聚合物电解质层的厚度为0.1～300μm，抗氧化性聚合物电解质层的厚度为0.1～300μm。


6.一种权利要求1至5之一所述的具有两种表面的复合固体电解质的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵天寿，刘克，巫茂春，
申请(专利权)人：香港科技大学，
类型：发明
国别省市：中国香港;81