【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固态电池领域，特别涉及一种电解质及其制备方法。
技术介绍
1、可充电锂金属电池(lmb)被认为是最具吸引力的高能量密度电池之一。然而，在lmb中使用液态有机电解质会导致引燃、爆炸等安全性问题以及较差的循环稳定性，成为了扩大锂电池应用的一大阻碍。而用固态电解质聚合物来取代传统的液态电解质不仅可以提高lmb的安全性还可以进一步提升电池的能量密度，这些潜力也使固态电池的研发受到了越来越多的关注。
2、通常，聚合物固态电解质(pse)由锂盐和聚合物基材组成，这使得电解质中的锂离子不仅可以在不同聚合物链的配位点之间移动，还可以在一个聚合物链的不同配位点之间移动。这种与锂离子相对稳定的络合作用确保了聚合物电解质可在特定条件下表现出良好的物化性能。目前常用的聚合物电解质材料包括聚环氧乙烷(peo)、聚丙烯腈(pan)、聚偏氟乙烯(pvdf)、聚乙烯醇(pva)等，在高温条件下(>60℃)的离子电导率可达到10-4s/cm，但室温下的离子电导率会降低2-3个数量级，此外，较高的结晶度、相对较窄的电化学窗口和较差的力学性能都成为制约该类固态电解质在实际中得到广泛应用的障碍。
3、为了解决这些问题，已经提出了各种方法来提高电化学稳定性，增加离子电导率，并通过防止聚合物基质的结晶度来拓宽聚合物的电化学窗口。目前有效的解决思路是将多种聚合物进行共混、交联、共聚或将无机陶瓷材料引入到聚合物基体中，通过构建交联结构来提高力学性能，打破分子间的规则性链，构建低结晶度的复合固态电解质。然而，大多数无机填料在曲折度高的
4、因此，开发一种能克服上述缺陷的固态电解质具有重要的现实意义。
技术实现思路
1、为了克服现有的无机纳米线与有机纤维膜间离子传导路径的不连续性的技术缺陷，本专利技术提供了一种含有垂直定向排列的β-feooh纳米管的有机无机复合固态电解质层及制备方法。该复合固态电解质可为锂离子的迁移提供高效的传输路径，还能对锂枝晶的生长起到良好的抑制作用。
2、本专利技术所提供的磁性无机纳米材料与有机电解质复合的固态电解质界面层，由磁性无机纳米材料和含锂盐的有机聚合物膜组成，其中，所述磁性无机纳米材料均匀分布于所述含锂盐的有机聚合物膜内部，且垂直于界面层定向排列。
3、进一步的，所述磁性无机纳米材料可为β-feooh纳米管。
4、进一步的，所述锂盐可以是双氟磺酰亚胺锂(lifsi)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(litfsi)、双草酸硼酸锂(libob)、二氟草酸硼酸锂(lidfob)中的一种；
5、进一步的，所述有机聚合物膜中的聚合物选自下述任一材料：聚氧化乙烯(peo)或聚乙烯醇(peg)；
6、所述聚氧化乙烯或聚乙烯醇的mw＝300 000～600 000。
7、本专利技术所提供的磁性无机纳米材料与有机电解质复合的固态电解质界面层的制备方法，包括下述步骤：
8、将磁性无机纳米材料、锂盐、聚合物与有机溶剂混合，并将混合后的溶液浇铸于模具中；同时在模具两侧放置两块强钕磁铁以引入强磁场环境，并在真空条件下干燥，得到磁性无机纳米材料与有机电解质复合的固态电解质界面层。
9、上述方法中，所述磁性无机纳米材料可为β-feooh纳米管；
10、上述方法中，所述锂盐可以是双氟磺酰亚胺锂(lifsi)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(litfsi)、双草酸硼酸锂(libob)、二氟草酸硼酸锂(lidfob)中的一种；
11、上述方法中，所述聚合物选自聚氧化乙烯(peo)或聚乙烯醇(peg)；
12、上述方法中，所述磁性无机纳米材料、锂盐、聚合物的质量比依次为1：(0.5-2)：(6-32)。
13、上述方法中，所述有机溶剂选自下述至少一种：乙腈、二甲基甲酰胺(dmf)、苯甲醚、三氯甲烷(tm)；
14、上述方法中，所述混合在机械搅拌下进行，所述搅拌的时间可为10-12h。
15、上述方法中，所述模具可为聚四氟乙烯(ptfe)培养皿。
16、上述方法中，所述在模具两侧放置两块强钕磁铁具体为在模具左右两侧放置两块强钕磁铁。
17、上述方法中，所述干燥的条件为：60℃的条件下干燥24 -48h。
18、当所述磁性无机纳米材料为β-feooh纳米管，所制备的目标产物为：含有磁性β-feooh纳米管的固态电解质。
19、进一步的，所述β-feooh纳米管可按照下述方法制备得到：
20、首先，采用水热法对钼酸盐(如钼酸铵)溶液进行处理，合成moo3前驱体；然后将所述moo3前驱体分散到溶剂中，同时，在50～100℃条件下，滴入nh4fe(so4)2·12h2o，搅拌后用碱刻蚀，得到黄褐色的β-feooh纳米管。
21、上述方法中，所述溶剂为体积分数80～90％的乙醇水溶液；
22、上述方法中，所述碱为浓度20～50％的氨水或氢氧化铵溶液。
23、上述方法中，所述moo3前驱体与nh4fe(so4)2·12h2o的质量配比为1：(1-2)。
24、上述方法中，所述搅拌的时间可为3h；所述刻蚀的时间可为4h。
25、进一步的，所述合成moo3前驱体纳米棒的方法如下：将钼酸盐溶于溶剂中，得到钼酸盐溶液，用酸液将所述钼酸盐溶液稀释至30～40％钼浓度，然后转移至ptfe内衬的不锈钢高压釜中进行水热反应，得到白色的moo3前驱体。
26、上述方法中，溶解过钼酸盐的溶剂可以是质量分数25～35％ h2o2溶液、20～50％氨水、氢氧化铵溶液中的一种；
27、上述方法中，所述酸液可以是1.0～5.0mol/l硝酸溶液、1～10mol/l盐酸溶液中的一种。
28、上述方法中，所述水热反应的反应条件为：在170℃的条件下水热反应45h。
29、本专利技术还提供一种固态锂金属电池，该固态锂金属电池包括本专利技术上述的磁性无机纳米材料与有机电解质复合的固态电解质。该固态锂金属电池(sslmb)可表现出良好的灵活性及高柔韧性，为未来应用作为柔性电子设备提供了巨大的潜力。
30、所述固态锂金属电池可为软包电池、方形电池和扣式电池中的一种。
31、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益技术效果：
32、(1)通过向电解质基质中引入具有磁性的β-feooh纳米管，并依靠磁控技术使其定向垂直排列以形成自支撑结构的超稳固复合电解质界面层，来降低聚合物材料的结晶度，并形成了具备蓬松、大孔径、高孔隙率结构的3d纤维骨架；
33、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种固态电解质界面层，其特征在于，由磁性无机纳米材料和含锂盐的有机聚合物膜组成，其中，所述磁性无机纳米材料均匀分布于所述含锂盐的有机聚合物膜内部，且垂直于界面层定向排列。
2.根据权利要求1所述的固态电解质界面层，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的固态电解质界面层，其特征在于：所述聚氧化乙烯或聚乙烯醇的MW＝300 000～600 000。
4.权利要求1-3中任一项所述的固态电解质界面层的制备方法，包括下述步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于：所述磁性无机纳米材料、锂盐、聚合物的质量比依次为1：(0.5-2)：(6-32)。
7.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于：
8.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于：所述磁性无机纳米材料为β-FeOOH纳米管，所制备的目标产物为：含有磁性β-FeOOH纳米管的固态电解质复合层；
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：
10.一种固
...【技术特征摘要】
1.一种固态电解质界面层，其特征在于，由磁性无机纳米材料和含锂盐的有机聚合物膜组成，其中，所述磁性无机纳米材料均匀分布于所述含锂盐的有机聚合物膜内部，且垂直于界面层定向排列。
2.根据权利要求1所述的固态电解质界面层，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的固态电解质界面层，其特征在于：所述聚氧化乙烯或聚乙烯醇的mw＝300 000～600 000。
4.权利要求1-3中任一项所述的固态电解质界面层的制备方法，包括下述步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：
6.根据权利要求4或5所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈宝田，朱星宝，张颖，张文强，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。