【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源电池，具体涉及一种有机-无机复合固态电解质及其制备方法。
技术介绍
1、固态电池利用固态电解质代替传统液态电池中的电解液和隔膜，从而提升了电池的安全性能。在电池高安全的基础上，固态电池可以匹配高比能金属锂负极，提升电池的容量。
2、目前固态电解质包括有机固态电解质、无机固态电解质及有机-无机复合固态电解质，其中有机固态电解质的制备工艺简单，但由于聚合物结晶度高导致其电导率低影响电池的室温性能，无机固态电解质包括氧化物固态电解质和硫化物固态电解质，他们具有优异的室温电导率及热稳定性，但其制备工艺困难，同时与金属锂的界面稳定性差。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种有机-无机复合固态电解质及其制备方法
2、根据第一方面，一种实施例中提供一种有机-无机复合固态电解质的制备方法，包括如下步骤：
3、复合浆料的制备步骤：将凝胶电解质溶液与固态电解质混合均匀，得到固含量为40％-70％的有机-无机复合浆料；
4、辊压步骤：先将所述有机-无机复合浆料涂覆于多孔支撑网上，然后将涂覆了所述有机-无机复合浆料的多孔支撑网经双螺辊挤压复合，得到片状固态电解质前驱体；
5、原位固化步骤：将所述片状固态电解质前驱体在紫外光照射下进行预聚合，然后再在加热状态下进行热固化，得到有机-无机复合固态电解质。
6、需要说明的是，将有机-无机复合浆料与多孔支撑网辊压复合，再通过原位聚合得到的有机-无机复合固态电解质的结
7、本申请的一种实施方式中，在所述原位固化步骤之后还包括压实步骤，所述压实步骤包括：将原位固化步骤得到的有机-无机复合固态电解质经双螺辊进行压实处理，然后将压实后的所述有机-无机复合固态电解质通过卷筒收卷，得到有机-无机复合固态电解质卷材。
8、本申请的一种实施方式中，在所述原位固化步骤中,所述紫外光的波长为365nm,所述紫外光的功率为10-50瓦，光照时间为10-600s；所述热固化的温度40-80℃，时间为6-24h。
9、需要说明的是，本申请采用先光固化再热固化的优势在于，常温光固化可以快速的使电解质表面凝胶原位聚合，进而防止后续热聚合过程中聚合单体挥发，热聚合是为了使整个体系的原位聚合完全，单体原位聚合程度对电解质的机械性能及电化学有一定的影响，完全聚合使体系达到一个稳定状态。
10、本申请的一种实施方式中，在辊压步骤中，多孔支撑网为规则直通孔径，其中网孔目数为60-300，开孔率为20-70％，多孔支撑网的厚度为40-100μm，丝径为30-60μm；
11、本申请的一种实施方式中，多孔支撑网的材质为聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯腈或聚酰亚胺。
12、需要说明的是，多孔支撑网参数选取的原则要根据固态电解质的需求进行调整，多孔支撑网的厚度越薄，越有利于提高电芯的能量密度和电解质的电导率。另外，多孔支撑网的丝径对电导率的影响与厚度对电导率的影响相同，即丝径越小，电导率越高。多孔支撑网的孔径及孔隙率也会影响电解质的电导率，多孔支撑网的孔径和孔隙率越大，电解质的电导率越大(因为多孔网为绝缘体无法传输锂离子)。
13、对于多孔支撑网材质的选择，聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯腈或聚酰亚胺均为绝缘、耐高压材料，强度高，能满足电芯的使用需求。
14、本申请的一种实施方式中，在所述辊压步骤中，所述双螺辊的压力为5-20mpa，所述片状固态电解质前驱体的厚度为50-120μm。
15、需要说明的是，片状固态电解质前驱体的厚度限定在50-120μm范围内，主要原因在于，虽然固态电池用的电解质希望越薄越好，但电解质越薄同样会带来其他弊端，例如机械性能差，抑制锂枝晶生长的能力弱等弊端，因此，需要将片状固态电解质前驱体的厚度最低限制在50μm，这样有利于保证机械性能和抑制锂枝晶生长的能力。
16、本申请的一种实施方式中，在所述复合浆料的制备步骤之前还包括凝胶电解质溶液制备步骤，所述凝胶电解质溶液制备步骤包括：称取聚合单体、交联剂、引发剂和助剂并混合，得到凝胶电解质溶液。
17、本申请的一种实施方式中，聚合单体选自丙烯酸丁酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、1-烯丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺、碳酸乙烯亚乙酯和碳酸亚乙烯酯中的至少一种；
18、所述交联剂选自聚乙二醇二丙烯酸酯(pegda)、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(pegdma)和季戊四醇三丙烯酸酯(peta)中的至少一种；
19、引发剂选自二苯甲酮、樟脑孔醌、双咪唑和偶氮二异丁腈中的至少一种。
20、助剂选自锂盐和离子液体中的至少一种。其中，锂盐选自litfsi、lifsi、lidfob、lpf6和libob中的至少一种，离子液体选自emimfsi、emimtfsi、py13fsi、py13tfsi和pp13tfsi中的至少一种。
21、本申请需要选取具备不饱和双键的聚合单体作为原位聚合的单体，交联剂需要选择具有两个以上的原位聚合官能团的物质，同时根据原位聚合后材料的物理及化学性能选取聚合单体材料。助剂选取高沸点不可燃的离子液体，可增大电解质的阻燃性能，提高安全性。
22、本申请的一种实施方式中，在复合浆料的制备步骤中，无机电解质选自氧化物固体电解质和硫化物固体电解质中的至少一种；优选地，氧化物固体电解质选自磷酸锂铝钛(latp)、钽掺杂锂镧锆氧(llzto)、锂镧锆氧(llzo)和钛酸镧锂(llto)中的至少一种；硫化物固体电解质选自锂锗磷硫(lgps)和锂磷硫氯(lpscl)中的至少一种。
23、根据第二方面，一种实施例中提供一种有机-无机复合固态电解质，该有机-无机复合固态电解质采用第一方面的制备方法制备所得。
24、根据第三方面，一种实施例中提供一种电池，该电池包括第二方面的有机-无机复合固态电解质。
25、本专利技术提供一种有机-无机复合固态电解质的制备方法，该制备方法包括复合浆料的制备步骤、辊压步骤和原位固化步骤，工艺简单，制备得到的有机-无机复合固态电解质具有双面效果，一方面，弹性有机物包覆在无机固态电解质表面，降低了固态电池中固固界面阻抗，同时提高了固体电解质与金属锂的相容性；另一方面，该制备方法制备得到的有机-无机复合固态电解质中的无机固体电解质的含量较高，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种有机-无机复合固态电解质的制备方法,其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述原位固化步骤之后还包括压实步骤，所述压实步骤包括：将原位固化步骤得到的有机-无机复合固态电解质经双螺辊进行压实处理，然后将压实后的所述有机-无机复合固态电解质通过卷筒收卷，得到有机-无机复合固态电解质卷材。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述原位固化步骤中,所述紫外光的波长为365nm,所述紫外光的功率为10-50w，光照时间为10-600s；所述热固化的温度40-80℃，时间为6-24h。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述辊压步骤中，所述多孔支撑网为规则直通孔径，其中网孔目数为60-300，开孔率为20-70％，所述多孔支撑网的厚度为40-100μm，丝径为30-60μm；
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述辊压步骤中，所述双螺辊的压力为5-20Mpa，所述片状固态电解质前驱体的厚度为50-120μm。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述聚合单体选自丙烯酸丁酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、1-烯丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺、碳酸乙烯亚乙酯和碳酸亚乙烯酯中的至少一种；
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述复合浆料的制备步骤中，所述无机电解质选自氧化物固体电解质和硫化物固体电解质中的至少一种；优选地，所述氧化物固体电解质选自磷酸锂铝钛、钽掺杂锂镧锆氧、锂镧锆氧和钛酸镧锂中的至少一种；所述硫化物固体电解质选自锂锗磷硫和锂磷硫氯中的至少一种。
9.一种有机-无机复合固态电解质，其特征在于，采用如权利要求1-8中任一项所述的制备方法制备所得。
10.一种电池，其特征在于，包括如权利要求9所述的有机-无机复合固态电解质。
...【技术特征摘要】
1.一种有机-无机复合固态电解质的制备方法,其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述原位固化步骤之后还包括压实步骤，所述压实步骤包括：将原位固化步骤得到的有机-无机复合固态电解质经双螺辊进行压实处理，然后将压实后的所述有机-无机复合固态电解质通过卷筒收卷，得到有机-无机复合固态电解质卷材。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述原位固化步骤中,所述紫外光的波长为365nm,所述紫外光的功率为10-50w，光照时间为10-600s；所述热固化的温度40-80℃，时间为6-24h。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述辊压步骤中，所述多孔支撑网为规则直通孔径，其中网孔目数为60-300，开孔率为20-70％，所述多孔支撑网的厚度为40-100μm，丝径为30-60μm；
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述辊压步骤中，所述双螺辊的压力为5-20mpa，所述片状固态电解质前驱体的厚度为50-120μm。
6.如权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓光，杨立鹏，关豪元，赖毅梅，张祥，孙逢春，
申请(专利权)人：北京理工大学深圳汽车研究院电动车辆国家工程实验室深圳研究院，
类型：发明
国别省市：
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