一种成分梯度固态电解质及其制备方法技术

本申请属于固态锂金属电池领域，具体涉及一种成分梯度固态电解质及其制备方法，所述成分梯度固态电解质包括对锂金属负极稳定的聚(环氧乙烷)(PEO)基电解质和对高压正极稳定的聚(偏二氟乙烯‑co‑六氟丙烯)(PVDF‑HFP)基固态电解质。所述制备方法是基于混合打印喷头的多材料3D打印技术，通过动态改变两种电解质混合比例，实现具有成分比例梯度变化的固态电解质薄膜。本申请获得的聚合物基成分梯度电解质可同时兼容锂金属负极和高电压的正极材料，适用于高能量密度固态锂金属电池。提出的制备方法简单、成本低、易于大规模生产。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及固态锂金属电池领域，具体涉及一种成分梯度固态电解质及其制备方法。

技术介绍

1、移动电子设备、电动汽车的快速发展对电池的能量密度提出了更高的要求。实现电池能量密度大幅提高的有效途径是将高电压的正极材料(钴酸锂、三元材料等)和高比容量的锂金属负极进行结合。在此情况下，电池的工作电压窗口扩大，整体能量密度可提高20～50％。然而，在上述高压电池体系中，当电解质仍采用传统的碳酸酯类液体电解质时，负极锂金属产生严重的枝晶问题，锂金属枝晶会刺穿隔膜，导致电池短路。此外，上述液体电解质电化学窗口狭窄，在循环过程中电解质在高压正极表面发生连续氧化分解，极大地降低电池的循环寿命。

2、部分固体电解质在具有5v以上的电压窗口不会分解，例如li10gep2s12、li3ps4、li4sns4、li7la3zr2o12和锂磷氧氮(lipon)。因此，解决上述难题的一个策略是采用固态电解质代替传统的液态电解质，即构建固态的高压电池体系。此外，与碳酸酯类电解质相比，大多数固态电解质本质上是不易燃的，可提高电池的安全性，且固态电解质机械强度高，能够有效抑制锂枝晶本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种成分梯度固态电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种成分梯度固态电解质的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述锂盐为双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂中的一种或多种组合；PVDF-HFP与锂盐的重量比为1:1～10:1；步骤S1和S2中的有机溶剂为聚二甲基甲酰胺(DMF)。

3.根据权利要求1所述的一种成分梯度固态电解质的制备方法，其特征在于，步骤S1中，加热温度为40-60℃，加热时间为4-12h；步骤S2中，加热温度为40-60℃，加热时间为4-12h。

<p>4.根据权利要求...

【技术特征摘要】

1.一种成分梯度固态电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种成分梯度固态电解质的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述锂盐为双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂中的一种或多种组合；pvdf-hfp与锂盐的重量比为1:1～10:1；步骤s1和s2中的有机溶剂为聚二甲基甲酰胺(dmf)。

3.根据权利要求1所述的一种成分梯度固态电解质的制备方法，其特征在于，步骤s1中，加热温度为40-60℃，加热时间为4-12h；步骤s2中，加热温度为40-60℃，加热时间为4-12h。

4.根据权利要求1所述的一种成分梯度固态电解质的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述锂盐为双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂中的一种或多种组合；peo与锂盐的比例按照环氧乙烷基团eo与li+摩尔比10∶1～40:1确定。

5.根据权利要求1所述的一种成分梯度固态电解质的制备方法，其特征在于，步骤s3中，打印料筒...

【专利技术属性】
技术研发人员：石会发，兰红波，韩飒，张广明，朱晓阳，许权，赵佳伟，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：