一种有机-无机复合固体电解质隔膜及制备和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种有机

【技术实现步骤摘要】
一种有机-无机复合固体电解质隔膜及制备和应用


[0001]本专利技术涉及一种有机-无机复合固体电解质隔膜及制备和应用，属于固态锂电池


技术介绍

[0002]锂离子电池因能量密度高、能量转换效率高等优点已被广泛应用于便携式电子设备、电动车及电网储能等领域。但是，现有采用石墨负极的锂离子电池的能量密度已无法满足快速发展的电动车及便携式电子设备的要求。锂具有6.941g
·
mol-1
的摩尔质量、-3.04V vs.SHE的电极电势，理论比容量3860mAh
·
g-1
，是石墨的10倍。以金属锂为负极，可以提高电池的比能量。但是，锂在有机电解液中不可避免地进行不均匀沉积并形成锂枝晶，刺穿隔膜造成电池短路，导致安全事故。再者，产生的锂枝晶易断裂，与负极失去电接触而成为死锂。另外，锂非常活泼，几乎可以与所有的电解液发生反应生成固体电解质界面(SEI)膜。但是，由于锂的溶解沉积反应，导致SEI膜在循环过程中不断地形成和破碎，锂被不断地消耗，造成电池循环稳定性较差。基于以上原因，采用金属锂为负极的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机-无机复合固体电解质隔膜，其特征在于：所述有机-无机复合固体电解质隔膜是由含锂离子聚合物固体电解质和含锂离子无机固体电解质构成；含锂离子无机固体电解质均匀分散在含锂离子聚合物固体电解质中或含锂离子聚合物固体电解质填充在含锂离子无机固体电解质的三维网状结构中；含锂离子无机固体电解质的粒径为1nm～100μm(优选1nm～1μm)或长径比5:1～100:1(优选10:1～50:1)；在复合固体电解质中，含锂离子聚合物固体电解质和含锂离子无机固体电解质的质量比为(1～99)：(1～99)(优选(5～95)：(5～95))。2.如权利要求1所述的隔膜，其特征在于：所述复合固体电解质隔膜的离子迁移数≥0.9；复合固体电解质隔膜的厚度为2～200μm(优选10～50μm)。3.如权利要求1所述的隔膜，其特征在于：所述的含锂离子聚合物固体电解质中的锂离子以离子键的形式结合在聚合物的功能基团上；所述聚合物为聚烯烃、聚氟烯烃、聚苯烯烃、聚砜、聚芳醚酮、聚酰亚胺、聚芳醚砜、聚苯并咪唑、聚苯并噻唑中的一种或二种以上的共聚物；所述聚合物的功能基团为-SO
3-、-COO-、-N--
的一种或二种以上。4.如权利要求1所述的隔膜，其特征在于：所述的含锂离子无机固体电解质是含锂离子无机氧化物固体电解质、含锂离子无机硫化物固体电解质、含锂离子无机卤化物固体电解质、硼氢化锂基固体电解质中的一种或二种以上；所述的含锂离子无机氧化物固体电解质选自含锂离子玻璃态氧化物固体电解质、含锂离子陶瓷氧化物固体电解质和含锂离子玻璃陶瓷氧化物固体电解质中的一种或二种以上；所述的含锂离子无机硫化物固体电解质选自含锂离子玻璃态硫化物固体电解质、含锂离子陶瓷硫化物固体电解质和含锂离子玻璃陶瓷硫化物固体电解质中的一种或二种以上；所述的含锂离子无机卤化物固体电解质选自Li3YX6和Li3OX(X＝Cl,Br或I)中的一种或二种以上；所述的硼氢化锂基固体电解质选自LiBH4、LiBH
4-LiX(X＝Cl,Br或I)、LiCB
11
H
12
、LiM(BH4)3Cl(M＝La,Ce或Gd)和Li2B
12
H
12
中的一种或二种以上。5.如权利要求4所述的隔膜，其特征在于：所述含锂离子的玻璃态和玻璃陶瓷氧化物固体电解质化学式为Li
x
MO
y
(M选自Si、B、Ge、Zr、Al、Ga、Ti、P、S、As、Se、Nb、Sn、Sb、Te、Nd、Y、I、La中的一种或二种以上，0.6<x<5，1<y<4)；所述含锂离子的陶瓷氧化物固体电解质选自perovskite-type Li
3x
La
0.67-x
TiO3(0.04＜x<0.17)、Garnet-type Li3N3M2O
12
(M＝Te,W,Zr；N＝Y,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,La,Ta,Nb)和NASICON-type LiN
x<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈剑，高静，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：