【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂金属电池领域，涉及一种准固态电解质，具体地说是一种双面不对称准固态复合电解质及其制备方法和应用。
技术介绍
1、便携式电子设备、电动汽车以及智能电网的广泛应用和快速发展，推动了储能需求的持续增长。传统的以石墨为负极的锂离子电池难以满足上述产品对高能量密度的需求。鉴于锂金属兼具极高的理论比容量(3860mah/g)和极低的氧化还原电位(-3.04vvs.she)，锂金属成为下一代高比能电池负极材料的理想选择之一。
2、然而，具有极高化学活性的锂金属负极通常面临锂枝晶、“死锂”、腐蚀和体积膨胀等挑战，因其稳定性差和安全性低等问题严重制约了锂金属电池的商业化发展。固态电解质不仅在化学、机械和热等性能方面具有良好的稳定性，还有助于减少有机电解液的使用，并且还可有效改善锂金属电池的安全性，因此有望作为下一代高性能电化学能量存储器件应用于电动汽车、电子设备等领域。
3、固态电解质通常可以分为固态聚合物电解质、无机陶瓷电解质以及固态复合电解质。由聚合物基质、锂盐和活性陶瓷填料组成的固态复合电解质结合了固态聚合物电解质和无机陶瓷电解质的优点，展现出良好的商业化潜力。但是，传统的固态复合电解质主要通过各组分简单共混进行制备，其单一的结构难以同时满足锂金属电池正/负极的不同需求。
4、不对称固态复合电解质具有独特的多层结构，可根据正/负极的需求进行功能定制，因此受到广泛关注。通常，朝向负极一侧含有刚性陶瓷组分，有利于抑制锂枝晶的生长并促进锂金属均匀沉积；朝向正极一侧则含有柔性聚合物组分，可改善界面
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题，是提供一种双面不对称准固态复合电解质，以克服现有不对称固态复合电解质锂离子传输能力弱、低温环境下电化学性能受限等不足；
2、本专利技术的另一目的，是提供上述双面不对称准固态复合电解质的制备方法，提供一种通过层次化设计得到兼具良好的力学性能、导电性能和低温循环性能的双面不对称准固态复合电解质的方法；
3、本专利技术还有一个目的，是要提供上述双面不对称准固态复合电解质的应用，其可广泛用于制备锂金属电池。
4、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
5、一种双面不对称准固态复合电解质，它为双面不对称结构，上表面由零维毛发状纳米粒子和一维分子刷组成，下表面的网络结构主要由零维毛发状纳米粒子堆叠形成；
6、20～25℃条件下，其离子电导率为1.04×10-4～5.44×10-4s/cm。
7、本专利技术还提供了上述一种双面不对称准固态复合电解质的一种制备方法，该制备方法包括依次进行的以下步骤：
8、s1.选择陶瓷纳米颗粒作为基底，在陶瓷纳米颗粒表面接枝含有醚键的功能侧链，合成零维毛发状纳米粒子；
9、选择纤维素作为基底，在纤维素表面接枝单锂离子导体侧链，合成一维分子刷；
10、s2.制备含有零维毛发状纳米粒子和一维分子刷的混合溶液，通过重力沉降以及构筑单元相互作用诱导多级组装，制备具有三维网络结构的双面不对称有机-无机复合膜；
11、s3.利用六氟磷酸锂诱导1,3-二氧戊烷在双面不对称有机-无机复合膜内原位开环聚合，获得双面不对称准固态复合电解质。
12、作为对上述制备方法的限定，步骤s1中，
13、所述零维毛发状纳米粒子的合成方法包括以下步骤：
14、将陶瓷纳米颗粒分散于溶剂ⅰ中，加入硅烷偶联剂，进行第一次加热后进行第一次密封反应，经第一次离心，第一次洗涤，第一次真空干燥后，得到中间产物ⅰ；
15、将中间产物ⅰ分散于溶剂ⅱ中，加入聚合单体ⅰ和引发剂，进行第二次加热后，在惰性气氛下进行第二次密封反应，经第二次离心，第二次洗涤，第二次真空干燥后，得到中间产物ⅱ，中间产物ⅱ即为零维毛发状纳米粒子；
16、所述一维分子刷的合成方法包括以下步骤：
17、将纤维素分散液中的水溶剂置换为溶剂ⅲ，得到中间产物ⅲ；
18、将中间产物ⅲ分散于溶剂ⅲ中，加入4-二甲氨基吡啶和三乙胺，在惰性气氛以及冰水浴环境下，加入2-溴异丁酰溴，在惰性气氛下进行第三次密封反应后，再加入乙醇淬灭，经第三次离心，第三次洗涤后，得到中间产物ⅳ；
19、将中间产物ⅳ分散于溶剂ⅳ中，加入聚合单体ⅱ、配体、催化剂、还原剂后，进行第三次加热，在惰性气氛下进行第四次密封反应，经第四次离心，第四次洗涤后，得到中间产物ⅴ，中间产物ⅴ即为一维分子刷。
20、作为对上述制备方法的进一步限定，步骤s2包括以下步骤：
21、将中间产物ⅱ和中间产物ⅴ分散于溶剂ⅴ中，混合均匀后浇筑于承载体模具上，经第四次干燥后即得具有三维网络结构的双面不对称有机-无机复合膜。
22、作为对上述制备方法的更进一步限定，步骤s3包括以下步骤：
23、将液态电解液加至1,3-二氧戊烷中，配置凝胶前驱体溶液；
24、将所述有机-无机复合膜移至手套箱内，将所述凝胶前驱体溶液滴加于所述有机-无机复合膜内，静置，即得双面不对称准固态复合电解质。
25、作为对上述制备方法的另一种进一步限定，步骤s1中，
26、所述陶瓷纳米颗粒为li6.4la3zr1.4ta0.6o12，所述溶剂ⅰ为四氢呋喃，所述硅烷偶联剂为3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷；所述陶瓷纳米颗粒与溶剂ⅰ的质量体积比为3g:50ml；所述陶瓷纳米颗粒与硅烷偶联剂的质量比为1:2；
27、所述第一次加热的温度为60℃，第一次密封反应的时间为12h，第一次真空干燥的温度为40℃；
28、所述溶剂ⅱ为n,n-二甲基甲酰胺，所述聚合单体ⅰ为低聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯，所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述中间产物ⅰ与溶剂ⅱ的质量体积比为1g:150ml，中间产物ⅰ与聚合单体ⅰ的质量体积比为1g:30ml，所述中间产物ⅰ与引发剂的质量比为20:3；
29、所述第二次加热的温度为70℃，第二次密封反应的时间为24h，第二次真空干燥的温度为60℃；
30、所述第一次离心或第二次离心为在转速10000rpm的条件下离心5min；
31、所述第三次离心为在转速5000rpm的条件下离心3min。
32、所述第四次离心为在转速12000rpm的条件下离心5min。
33、所述纤维素水分散液中纤维素的质量分数为0.8wt％，所述溶剂ⅲ为n,n-二甲基甲酰胺，所述的中间产物ⅲ与溶剂ⅲ的质量体积比为1g:345ml；中间产物ⅲ与4-二甲氨基吡啶的质量比为2:3；中间产物ⅲ与三乙胺的质量体积比为1g:23ml；中间产物ⅲ与2-溴异丁酰溴的质量体积比为1g:26ml；
34、所述溶剂ⅳ为n,n本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双面不对称准固态复合电解质，其特征在于，它为双面不对称结构；20～25℃条件下，其离子电导率为1.04×10-4～5.44×10-4S/cm。
2.根据权利要求1所述的一种双面不对称准固态复合电解质的一种制备方法，其特征在于，该制备方法包括依次进行的以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种双面不对称准固态复合电解质的制备方法，其特征在于，步骤S1中，
4.根据权利要求3所述的一种双面不对称准固态复合电解质的制备方法，其特征在于，步骤S2包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种双面不对称准固态复合电解质的制备方法，其特征在于，步骤S3包括以下步骤：
6.根据权利要求3所述的一种双面不对称准固态复合电解质的制备方法，其特征在于，步骤S1中，
7.根据权利要求4所述的一种双面不对称准固态复合电解质的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述溶剂V为N,N-二甲基甲酰胺，中间产物Ⅱ与中间产物Ⅴ的质量比为0.5～2:1，中间产物Ⅱ与溶剂Ⅴ的质量体积比为1.5～3g:1L。
8.根据权利要求5所述的双
9.根据权利要求1所述的双面不对称准固态复合电解质在锂金属电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种双面不对称准固态复合电解质，其特征在于，它为双面不对称结构；20～25℃条件下，其离子电导率为1.04×10-4～5.44×10-4s/cm。
2.根据权利要求1所述的一种双面不对称准固态复合电解质的一种制备方法，其特征在于，该制备方法包括依次进行的以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种双面不对称准固态复合电解质的制备方法，其特征在于，步骤s1中，
4.根据权利要求3所述的一种双面不对称准固态复合电解质的制备方法，其特征在于，步骤s2包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种双面不对称准固态复合电解质的制...
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