【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固体电解质，特别是涉及一种3d打印复合固体电解质及其制备方法和应用。
技术介绍
1、锂电池等电化学储能系统作为清洁能源发展的重要一环，对推动能源绿色转型、助力“双碳”目标的实现具有重要意义。由于传统液态锂电池存在风险，因此，发展兼具高能量密度和高安全性的固态锂电池成为必然趋势。固体电解质是固态锂电池的核心部件，在目前研究的固体电解质中，以石榴石型llzo为代表的陶瓷固体电解质因离子电导率较高、电化学窗口宽和制备方法简单而备受关注。然而，传统陶瓷固体电解质存在脆性大、不易加工等问题，且与电极的接触由固-液界面变为固-固界面，这会造成电解质-电极之间大的界面电阻，使界面处离子传输受阻，难以适应循环过程中电极的体积膨胀，稳定性欠佳。
2、同时，传统的固体电解质多为平面结构，因此，电极/电解质之间的接触方式为平面接触，这也会造成固-固界面高的界面电阻，进而极大影响固态锂电池的循环寿命和能量密度。在各种固体电解质的制备技术中，3d打印技术具有低成本、快速成型、几何结构可控、工艺简单等优势，是制备3d结构材料的重要手段，为储能领域的发展注入了新的活力。
3、近年来，离子液体由于高导电性、高热稳定性、难挥发及不可燃性等独特优势而备受关注，通过固体基质固定离子液体构建离子凝胶电解质也成为解决界面问题的重要途径。因此，通过3d打印技术制备具有对称3d结构的离子凝胶包陶瓷型电解质是获得高性能固态锂电池的有效途径之一。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种3
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种3d打印复合固体电解质的制备方法，包括以下步骤，
3、s1、将双三氟甲烷磺酰亚胺锂加入离子液体溶液中，搅拌均匀后得到浓度为0.5～3mol/l的混合溶液a；
4、s2、将光敏树脂和引发剂按照100:1的质量比加入s1中的混合溶液a中，搅拌均匀后得到混合溶液b；
5、s3、将无机氧化物陶瓷纳米颗粒分三次加入s2中的混合溶液b中，混合均匀后得到打印浆料；
6、s4、将s3中的打印浆料放入打印槽中，紫外激光功率500-3000mw/cm2下，逐层进行光固化3d打印，清洗后得到具有对称多孔结构的复合固体电解质。
7、优选的，s1中，离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1-乙基-3-甲基咪唑双(氟磺酰)亚胺盐、1-甲基-1-丙基吡咯烷双(三氟甲磺酰)亚胺盐、1-正丁基-1-甲基吡咯烷二(三氟甲基磺酰)酰亚胺和1-丁基-1-甲基吡咯烷双三氟甲磺酰亚胺盐中的一种或多种。
8、优选的，s2中，光敏树脂为乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯和聚乙二醇二丙烯酸酯中的至少一种。
9、优选的，s2中，引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷和苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦中的一种或多种。
10、优选的，s2中，光敏树脂的用量为混合溶液a的5～40wt％。
11、优选的，s3中，无机氧化物陶瓷纳米颗粒为锂镧锆氧陶瓷纳米颗粒、钽掺杂锂镧锆氧陶瓷纳米颗粒、铝掺杂锂镧锆氧陶瓷纳米颗粒、铌掺杂锂镧锆氧陶瓷纳米颗粒、磷酸锂铝钛陶瓷纳米颗粒和钛酸镧锂陶瓷纳米颗粒中的一种或多种。
12、优选的，s3中，无机氧化物陶瓷纳米颗粒的用量为混合溶液b的5～40wt％。
13、上述一种3d打印复合固体电解质的制备方法制备得到的复合固体电解质：光固化3d打印出的复合固体电解质的结构为中间层为实心结构，上下两层为对称的多孔结构。
14、上述复合固体电解质的应用：该复合固体电解质应用于电池的制备。
15、因此，本专利技术的有益效果为：
16、1、通过光固化3d打印技术实现复合固体电解质微结构的个性化定制，包括电解质每层厚度、孔形状、孔大小、孔间距等参数，多孔复合固体电解质可将电极/电解质的平面接触转化为3d接触，从而为电极的填充提供一个开放空间，极大增加电解质与电极的接触面积，提高活性物质的负载量，降低界面阻抗，实现界面结构与性能的精确调控，提升固态锂电池的能量密度；
17、2、离子液体本身具有优异的离子传输性能，由其构成的离子凝胶包陶瓷型的复合固体电解质还可实现离子凝胶与无机氧化物纳米颗粒强的相互作用，这种独特的复合固体电解质结构可增大自由移动的锂离子数量，促进离子的传输，进而提升固态锂电池的离子迁移能力和传输能力。
18、下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
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1.一种3D打印复合固体电解质的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，S1、将双三氟甲烷磺酰亚胺锂加入离子液体溶液中，搅拌均匀后得到浓度为0.5～3mol/L的混合溶液A；
2.根据权利要求1所述的一种3D打印复合固体电解质的制备方法，其特征在于：S1中，离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1-乙基-3-甲基咪唑双(氟磺酰)亚胺盐、1-甲基-1-丙基吡咯烷双(三氟甲磺酰)亚胺盐、1-正丁基-1-甲基吡咯烷二(三氟甲基磺酰)酰亚胺和1-丁基-1-甲基吡咯烷双三氟甲磺酰亚胺盐中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种3D打印复合固体电解质的制备方法，其特征在于：S2中，光敏树脂为乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯和聚乙二醇二丙烯酸酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种3D打印复合固体电解质的制备方法，其特征在于：S2中，引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷和苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种
6.根据权利要求1所述的一种3D打印复合固体电解质的制备方法，其特征在于：S3中，无机氧化物陶瓷纳米颗粒为锂镧锆氧陶瓷纳米颗粒、钽掺杂锂镧锆氧陶瓷纳米颗粒、铝掺杂锂镧锆氧陶瓷纳米颗粒、铌掺杂锂镧锆氧陶瓷纳米颗粒、磷酸锂铝钛陶瓷纳米颗粒和钛酸镧锂陶瓷纳米颗粒中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种3D打印复合固体电解质的制备方法，其特征在于：S3中，无机氧化物陶瓷纳米颗粒的用量为混合溶液B的5～40wt％。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种3D打印复合固体电解质的制备方法制备得到的复合固体电解质，其特征在于：光固化3D打印出的复合固体电解质的结构为中间层为实心结构，上下两层为对称的多孔结构。
9.根据权利要求8所述的复合固体电解质的应用，其特征在于：该复合固体电解质应用于电池的制备。
...【技术特征摘要】
1.一种3d打印复合固体电解质的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，s1、将双三氟甲烷磺酰亚胺锂加入离子液体溶液中，搅拌均匀后得到浓度为0.5～3mol/l的混合溶液a；
2.根据权利要求1所述的一种3d打印复合固体电解质的制备方法，其特征在于：s1中，离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1-乙基-3-甲基咪唑双(氟磺酰)亚胺盐、1-甲基-1-丙基吡咯烷双(三氟甲磺酰)亚胺盐、1-正丁基-1-甲基吡咯烷二(三氟甲基磺酰)酰亚胺和1-丁基-1-甲基吡咯烷双三氟甲磺酰亚胺盐中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种3d打印复合固体电解质的制备方法，其特征在于：s2中，光敏树脂为乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯和聚乙二醇二丙烯酸酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种3d打印复合固体电解质的制备方法，其特征在于：s2中，引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷和苯基双(2,4,6-三甲基苯...
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