【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固态锂硫电池，具体涉及带过渡层的锂硫电池用复合固态电解质膜的制备方法。
技术介绍
1、由于化石燃料对环境的污染以及储量的枯竭，人们对新型替代能源的需求日益迫切。锂离子电池作为新型替代能源，目前在纯电动汽车电池中占据了主导地位。但由于锂离子电池使用有机电解液，具有易燃的特性，存在一定的安全隐患，使得锂离子电池的发展因安全性能不佳而受到制约；另一方面，随着电动汽车对续航里程的要求越来越高，锂离子电池在能量密度上已难以满足当今发展的需求，因此需要开发具有更高能量密度的电池。
2、锂硫电池由于其活性物质具有超高的理论容量（锂：3800mah/g；硫：1675mah/g），组装而成的电池理论能量密度高达2600wh/kg，被认为是下一代高能量密度电池的首选。同时，锂硫电池的正极材料硫具有来源广泛、成本低、高安全性、对环境友好等特点，因此，近几年锂硫电池已成为化学电源领域的研究热点。
3、尽管锂硫电池优势显著，但目前仍存在一些亟待解决的问题。比如充放电过程的中间产物会溶解到电解液中，并扩散到锂负极表面，形成不溶性的li2s及其他短链多硫化物，导致穿梭效应的问题；金属锂与电解液发生副反应造成容量损失的问题；锂金属在锂/电解质界面上自发反应，生成固态电解质界面层，这一层在电池充放电过程中反复断裂与再生，造成电解液和金属锂的消耗，并导致库仑效率降低。这些技术问题严重影响了锂硫电池的循环稳定性和安全性。
4、为了同时解决上述问题，固态电解质被提出作为有机电解液的替代方案。然而，不同种类的固态电解质也
5、中国专利cn116864794a，公开了一种超锂离子传导锂硫电池固态电解质的制备方法及应用，通过在超离子导体和聚氧化乙烯中加入硅烷偶联剂，合成一种超锂离子传导固态电解质；其中，me-tms作为连接超锂离子导体与聚氧化乙烯的桥梁，通过化学键进行定向结合，使得lgps均匀分布于peo基质中，所制备的超锂离子传导固态电解质具有电导率高、锂离子迁移数大、与金属锂兼容好等优势，并且可以有效抑制锂枝晶的生长。但其电解质基体是单纯的聚氧化乙烯，仅通过硅烷偶联剂将lgps与聚氧化乙烯进行结合，与不加偶联剂相比有一定效果，但是由于peo基体电导率低的缺陷，电导率10-5·s·cm-1已是常温下聚氧化乙烯基固态电解质电导率的天花板，该申请说明书中也没有提供相关电导率提升的数据。众所周知，锂硫电池以比能量高著称，高比能材料，搭配低电导率电解质，理论上不能满足锂硫电池常温下正常性能的发挥。另外固态电解质为固态，正极片为固态，锂片为固态，固固界面互相接触，界面阻抗较大，界面不稳定，不利于电池的循环性。
6、中国专利cn112349956a，公开了一种固态电池及其制作方法，该方法包括如下步骤：将正极活性物质、导电剂、粘结剂、锂盐混合均匀后，溶解于有机溶剂中，得到正极浆料，采用磁力搅拌后，将浆料涂布于铝箔上，经过真空烘干、压片等步骤后得到正极；将锂盐加入到溶剂中，搅拌均匀后，依次加入聚合物材料、无机填料，搅拌均匀后得到混合浆料；将混合浆料涂覆于纳米纤维膜上，经过静置、真空干燥等步骤后得到复合电解质膜；将复合电解质浆料涂覆于负极表面，待溶剂烘干后得到负极。将正极、固态电解质、负极组装后得到固态电池。采用本方法制得的固态电池，能够有效的增加电解质与电极界面的相容性，且能够增加电解质的力学性能，有效的改善负极析锂问题。但该申请中所用的锂盐为litfsi、lifsi、liclo4、libob中的一种或多种，其中的lifsi、liclo4、libob均不具备大分子基团吸附的特性，相对于锂硫电解质的常规锂盐litfsi而言，采用以上三种锂盐理论上电解质的离子电导率会比litfs低，不能将其作为提高离子电导率的手段。另外该电解质仅用到了peo，peo与导电填料的结合仅仅是简单的混合，有机相为有机相，无机相为无机相，两种物质不能得到很好的融合，导致peo基固态电解质的离子电导率常温下不超过1×10-5·s·cm-1，在常温下该电解质会严重限制电池性能的发挥。另外该申请中没有电导率的相关数据，也没有电池性能的相关数据。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种带过渡层的锂硫电池用复合固态电解质膜的制备方法，通过有机相与无机相的结合，发挥各个组分的协同互补作用，制备得到一种兼具聚合物的柔性、无机材料的高离子导电率、界面稳定性以及高强度的复合固态电解质膜，聚合物具备柔性，无机填料可调节离子的迁移性，降低物晶体的结晶度，为锂离子提供扩散路径，并且从减小正极片与复合固态电解质膜界面阻抗的角度出发，通过化学键策略对复合固态电解质膜进行界面结构优化和改性，提高了全固态锂硫电池的电化学性能。
2、本专利技术所采取的技术方案如下：
3、所述的带过渡层的锂硫电池用复合固态电解质膜的制备方法，包括以下步骤：
4、（1）将lgps分散到溶剂中，加入聚乙二醇，至聚乙二醇完全溶解后加入硅烷偶联剂，保温搅拌，然后加入聚环氧乙烷，搅拌溶解后加入双氟磺酰亚胺锂盐，继续搅拌均匀后得到混合液，将混合液浇铸到聚四氟乙烯模具内，随后放入气氛炉中干燥，得到电解质基膜；
5、（2）将lgps和superp-li分散到溶剂中，加入聚乙二醇，至聚乙二醇完全溶解后加入硅烷偶联剂，保温搅拌，然后加入聚环氧乙烷，搅拌溶解后加入双氟磺酰亚胺锂盐，继续搅拌均匀后得到黑色浆料，将黑色浆料倒入步骤（1）所述的聚四氟乙烯模具内的电解质基膜上，随后放入气氛炉中继续干燥，干燥完毕，脱模，即得带过渡层的锂硫电池用复合固态电解质膜。
6、由于电解质基膜为固态，组装电池时电池正极片为固态，锂片为固态，固固界面互相接触，界面阻抗较大，界面不稳定。而复合固态电解质膜由于复合了具备导电功能的过渡缓冲层，能够降低电解质与电池正极片的界面阻抗，同时由于sp的导电性好，更有利于电池正极材料性能的发挥。
7、所述的溶剂为非极性的无水乙腈，将lgps分散在非极性的无水乙腈中，以保证lgps与溶剂不发生化学反应，同时首先加入lgps，以避免溶入有机物后溶剂黏度较大而导致lgps不易分散的问题。
8、所述的聚乙二醇（peg）的相对分子质量为500~2000。
9、所述的硅烷偶联剂为3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-溴丙基三甲氧基硅烷或3-氯丙基三甲氧基硅烷中的一种。
10、所述的聚环氧乙烷（peo）的相对分子质量为30万，将peo与peg按照一定的质量比在液相的已分散有lgps的溶剂中进行混合，同时加入一定比例的硅烷偶联剂，形成化学性能优异且分子结构稳定的分子链。...
【技术保护点】
1.一种带过渡层的锂硫电池用复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的带过渡层的锂硫电池用复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于，所述的溶剂为无水乙腈。
3.根据权利要求1所述的带过渡层的锂硫电池用复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于，所述的聚乙二醇的相对分子质量为500~2000。
4.根据权利要求1所述的带过渡层的锂硫电池用复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-溴丙基三甲氧基硅烷或3-氯丙基三甲氧基硅烷中的一种。
5.根据权利要求1所述的带过渡层的锂硫电池用复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于，所述的聚环氧乙烷的相对分子质量为30万。
6.根据权利要求1所述的带过渡层的锂硫电池用复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于，所述的双氟磺酰亚胺锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂、(二氟甲磺酰基)(三氟甲磺酰基)亚胺锂或双(九氟丁基磺酰基)亚胺锂中的一种。
7.根据权利要求1所述的带过渡层的锂硫电池用复合固态电解质膜的制备方法，其特征
8.根据权利要求1所述的带过渡层的锂硫电池用复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）和步骤（2）中，聚环氧乙烷与聚乙二醇的质量比为（0.5~2）:1，硅烷偶联剂的加入量为聚乙二醇质量的10~20wt.%。
9.根据权利要求1所述的带过渡层的锂硫电池用复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）和步骤（2）中，聚环氧乙烷与聚乙二醇的总摩尔数与双氟磺酰亚胺锂盐的摩尔数的比值为（17~40.5）:1。
10.根据权利要求1所述的带过渡层的锂硫电池用复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）和步骤（2）中，保温搅拌的温度为30~40℃；干燥温度为40~50℃。
...【技术特征摘要】
1.一种带过渡层的锂硫电池用复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的带过渡层的锂硫电池用复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于，所述的溶剂为无水乙腈。
3.根据权利要求1所述的带过渡层的锂硫电池用复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于，所述的聚乙二醇的相对分子质量为500~2000。
4.根据权利要求1所述的带过渡层的锂硫电池用复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-溴丙基三甲氧基硅烷或3-氯丙基三甲氧基硅烷中的一种。
5.根据权利要求1所述的带过渡层的锂硫电池用复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于，所述的聚环氧乙烷的相对分子质量为30万。
6.根据权利要求1所述的带过渡层的锂硫电池用复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于，所述的双氟磺酰亚胺锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂、(二氟甲磺酰基)(三氟甲磺酰基)亚胺锂或双(九氟丁基磺酰基)亚胺锂中的一种。
7.根据权利要求1所述的带过渡层的锂硫电池...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵艳红，林双，师少锋，吴涛，战祥连，宋国涛，张志鹏，李振铎，徐艳，单颖会，
申请(专利权)人：淄博火炬能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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