【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固态电解质，尤其涉及一种改性固态电解质及其制备方法与应用。
技术介绍
1、目前，市面上商业化的锂离子电池绝大多数使用的电解质为有机液态电解质，其存在着易燃、易泄露、有毒等缺点。同时，由于电芯模组热失控导致的电动汽车自燃爆炸事故屡见不鲜，安全性是商业化电池以及电动汽车领域取待解决的问题。
2、全固态电池是以固态电解质替代传统锂离子电池中的液态电解质和隔膜体系，电池结构中不存在有机电解液，有效避免了电池因漏液、挤压、刺穿引起的热失控问题，提高了电池的安全性能。
3、固态电解质目前分为无机固态电解质、聚合物电解质以及复合固态电解质三大类。其中，无机固态电解质具有高离子电导率，宽电化学窗口、高机械强度等优点，但其与电极界面接触差，界面润湿性差，且目前无法大规模生产：聚合物电解质为柔性膜，与电极接触好，且可以大规模生产，但聚合物本身电化学窗口较窄，且离子电导率低，无法满足使用要求。相比之下，复合固态电解质是将无机固态电解质和聚合物电解质结合起来，综合二者优势，既保留了聚合物膜的灵活性，易于大规模生产，又通过引入无机固态电解质，提高了复合电解质的离子电导率和电化学窗口，是目前最有发展潜力的固态电解质。但是，目前复合固态电解质中的无机填料由于粒径较小(微米级甚至纳米级)，比表面能极大引起颗粒自发团聚，导致离子电导率低，因此需要降低电解质中填料的添加量，但过低的填料无法起到改善离子电导率的作用，电池循环性能较差。
4、离子电导率是衡量电池电性能的一个重要指标，反映了电池内部离子的迁移速率，对电池
技术实现思路
1、为了解决上述固态电解质离子电导率低的技术问题，本专利技术提供了一种复合固态电解质及其制备方法与应用。本专利技术通过在固态电解质表面原位掺杂sio2、sinx，以降低固态电解质与电极材料间的界面阻抗，并使之在固态电解质中形成连续的导电通路，得到一种高离子电导率的改性固态电解质。
2、本专利技术的具体技术方案为：
3、第一方面，本专利技术提供了一种改性固态电解质的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤s1：取正硅酸乙酯与氨水反应，得到纳米二氧化硅分散体；
5、步骤s2：将固态电解质加入纳米二氧化硅分散体中，搅拌，干燥，粉碎得到二氧化硅-固态电解质复合颗粒；
6、步骤s3：通过pecvd设备电离nh3和n2o的混合物得到的等离子体轰击复合颗粒，得到所述改性固态电解质。
7、为了提高离子电导率，本专利技术通过上述步骤s1～步骤s3在固态电解质表面原位掺杂sio2、sinx，以降低固态电解质与电极材料间的界面阻抗，并使之在固态电解质中形成连续的导电通路，得到一种高离子电导率的改性固态电解质。具体而言：
8、①步骤s1中，以正硅酸乙酯与氨水为原料制备纳米二氧化硅分散体，以掺杂于固态电解质中。
9、②步骤s2中，将固态电解质与纳米二氧化硅分散体混合搅拌，使纳米二氧化硅掺杂于固态电解质中。纳米二氧化硅的作用至少包括以下3方面：
10、作为固态电解质表面引入sinx的前驱体，使sinx在固态电解质中形成连续的导电通路；提高固态电解质与电极材料的相容性，降低固态电解质与电极材料的接触阻抗；
11、改善固态电解质的机械性能，提高固态电解质的稳定性和耐久性，延长电池的循环寿命。
12、③步骤s3中，通过pecvd技术，电离nh3和n2o的混合物得到的等离子体轰击复合颗粒，使得在固态电解质表面引入sinx形成均匀且连续的导电通路，提高离子传输速率，提高离子电导率。sinx的作用至少包括以下2方面：
13、在固态电解质颗粒表面形成均匀且连续的导电通路，提高提高离子传输速率，提高离子电导率；
14、提高固态电解质与电极材料的相容性，降低固态电解质与电极材料的接触阻抗。
15、作为本专利技术上述技术方案的优选，步骤s1中，所述反应的方法包括以下步骤：
16、(1)将正硅酸乙酯与乙醇混合，得到料液a；
17、(2)将氨水与乙醇混合，得到料液b；
18、(3)将料液a与料液b同时加入反应器中进行搅拌反应，收集产物，得到纳米二氧化硅分散体。
19、通过上述步骤(1)～(3)提供的方法，可得到一种纳米二氧化硅分散体，将之与固态电解质混合，可使得在固态电解质中掺杂sio2，该纳米二氧化硅在固态电解质中的分散性较好，保证了后期引入sinx的均匀性。
20、进一步优选，步骤(3)中，所述反应的搅拌速率为1000～3000rpm，所述反应的温度为50～70℃，所述反应的时间为0.5～2小时。
21、作为本专利技术上述技术方案的优选，步骤s2中，所述固态电解质选自lipon、la1-xli0.15+xtio2.45+x、li1+xalxti2-x(po4)3、li3+xgexp1-xs4、li2+2xzn1-xgeo4、li2s-ays2y+1、li2s-yy-1sy、li7la3 zr2o12、li2s、li3n、li3po4、lipf6、li14zn(geo4)4中的一种或多种。
22、作为本专利技术上述技术方案的优选，步骤s2中，固态电解质与二氧化硅的质量比为20～40:1。
23、基于上述纳米二氧化硅具备的3方面的作用，固态电解质与二氧化硅的质量比优选为20～40:1，以此更好地发挥其在提高固态电解质性能方面的作用。
24、作为本专利技术上述技术方案的优选，步骤s2中，所述搅拌的温度为40～60℃，时间为2～3小时。
25、在温度为40～60℃、时间为2～3小时的条件下，搅拌混合固态电解质与纳米二氧化硅分散体，可使纳米二氧化硅分散得更均匀，保证了后期引入sinx的均匀性。
26、作为本专利技术上述技术方案的优选，步骤s2中，粉碎使复合颗粒的粒径为1～100μm。
27、作为本专利技术上述技术方案的优选，步骤s3中，nh3和n2o的流量比为1～3:1。
28、nh3和n2o的流量比优选为1～3:1，可以使固态电解质的离子电导率得到较大的提高。
29、作为本专利技术上述技术方案的优选，步骤s3中，pecvd设备的射频功率为2～4kw，轰击时间为30～60s。
30、第二方面，基于上述制备方法，本专利技术提供了一种改性固态电解质。
31、本专利技术通过在固态电解质表面原位掺杂sio2、sinx，使得固态电解质与电极材料间的界面阻抗得以降低，并使之在固态电解质中形成连续的导电通路，得到一种高离子电导率的改性固态电解质。
32、第三方面，本专利技术提供了上述改性固态电解质在制备全固态电池中的应用。
33、将本专利技术上述提供的高离子电导率的改性固态电解质作为电解质材料，应用于全固态电池本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种改性固态电解质的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种改性固态电解质的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述反应的方法包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的一种改性固态电解质的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述反应的搅拌速率为1000～3000rpm，所述反应的温度为50～70℃，所述反应的时间为0.5～2小时。
4.如权利要求1所述的一种改性固态电解质的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述固态电解质选自LiPON、La1-x Li0.15+xTiO2.45+x、Li1+xAlxTi2-x(PO4)3、Li3+xGexP1-xS4、Li2+2xZn1-xGeO4、Li2S-AyS2y+1、Li2S-Yy-1Sy、Li7La3Zr2O12、Li2S、Li3N、Li3PO4、LiPF6、Li14Zn(GeO4)4中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的一种改性固态电解质的制备方法，其特征在于：步骤S2中，固态电解质与二氧化硅的质量比为20～40:1。
6.如权利要求1所述的一种改性固
7.如权利要求1所述的一种改性固态电解质的制备方法，其特征在于：步骤S2中，粉碎使复合颗粒的粒径为1～100μm。
8.如权利要求1所述的一种改性固态电解质的制备方法，其特征在于：步骤S3中，NH3和N2O的流量比为1～3:1。
9.如权利要求1～8任一项所述的制备方法制备得到的改性固态电解质。
10.如权利要求1～8任一项所述的制备方法制备得到的改性固态电解质，或如权利要求9所述的改性固态电解质在制备全固态电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种改性固态电解质的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种改性固态电解质的制备方法，其特征在于：步骤s1中，所述反应的方法包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的一种改性固态电解质的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述反应的搅拌速率为1000～3000rpm，所述反应的温度为50～70℃，所述反应的时间为0.5～2小时。
4.如权利要求1所述的一种改性固态电解质的制备方法，其特征在于：步骤s2中，所述固态电解质选自lipon、la1-x li0.15+xtio2.45+x、li1+xalxti2-x(po4)3、li3+xgexp1-xs4、li2+2xzn1-xgeo4、li2s-ays2y+1、li2s-yy-1sy、li7la3zr2o12、li2s、li3n、li3po4、lipf6、li14zn...
【专利技术属性】
技术研发人员：迟永堂，王倩倩，
申请(专利权)人：深圳欣视界科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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