無機有機復合固態電解質及其制備方法與用途技術

本發明專利技術涉及電池技術領域，具體涉及一種無機有機復合固態電解質及其制備方法與用途。本發明專利技術提供的制備無機有機復合固態電解質的方法，包括如下步驟：將形成有機固態電解質的原料與催化劑接觸，進行點擊反應，得第一漿料；其中，形成有機固態電解質的原料包括聚乙二醇二丙烯酸酯和四(3

【技術實現步驟摘要】
無機有機復合固態電解質及其制備方法與用途


[0001]本專利技術涉及電池
，具體涉及一種無機有機復合固態電解質及其制備方法與用途。

技術介紹

[0002]液態鋰電池由于具有高能量、長壽命、高性價比、少污染等優點，正被廣泛應用于新能源汽車、消費電子、儲能電站等多個領域。然而，由于液態鋰電池可用空間有限，體積能量密度的增加將帶來諸多安全隱患，而全固態鋰電池可以較好地解決這個問題。與液態鋰電池相比，全固態鋰電池中的固體電解質不可燃，機械性能良好，為實現鋰電池的高能量密度提供了可能性。
[0003]目前，固態電解質主要包括無機固態電解質和有機固態電解質(聚合物固態電解質)。其中，無機固態電解質主要包括鈣鈦礦型Li
0.33
La
0.57
TiO3、石榴石型Li7La3Zr2O
12
(LLZO)和NASICON型Li
1.3
Al
0.3
Ti
1.7
(PO4)3、Li2S
?
P2S5基硫化物電解質以及Li3YCl6、Li3YBr6、Li3ScCl6、Li3InCl6等鹵化物固態電解質，有機固態電解質主要包括聚環氧乙烷(PEO)、聚乙二醇二丙烯酸(PEGDA)等。
[0004]然而，在實現本專利技術的過程中，專利技術人發現，現有的上述固態電解質難以同時兼顧較高的離子電導率和較好的機械性能。

技術實現思路

[0005]因此，本專利技術要解決的技術問題在于克服現有技術中的固態電解質難以同時兼顧較高的離子電導率和較好的機械性能的缺陷，從而提供一種無機有機復合固態電解質及其制備方法與用途。
[0006]為此，本專利技術提供一種制備無機有機復合固態電解質的方法，包括如下步驟：
[0007](1)將形成有機固態電解質的原料與催化劑接觸，進行點擊反應，得第一漿料；
[0008]其中，所述形成有機固態電解質的原料包括聚乙二醇二丙烯酸酯和四(3
?
巰基丙酸)季戊四醇酯，聚乙二醇二丙烯酸酯、四(3
?
巰基丙酸)季戊四醇酯與催化劑的重量比為(1～2):1:(0.3～1.5)；
[0009](2)將無機固態電解質、光引發劑和增塑劑于避光條件下加入所述第一漿料中，得第二漿料；
[0010](3)將所述第二漿料置于紫外光下進行光聚合反應，所得產物進行干燥。
[0011]可選地，所述無機固態電解質、所述形成有機固態電解質的原料、所述光引發劑與所述增塑劑的重量比為(4～7):(2～5):(0.5～2):1。
[0012]可選地，所述無機固態電解質的粒徑不大于0.4μm，優選不大于0.2μm。
[0013]可選地，所述聚乙二醇二丙烯酸酯的數均分子量為400～20000，優選為400～700。
[0014]可選地，所述催化劑包括偶氮二異丁腈、偶氮二異戊腈、偶氮二異丁酸二甲酯和過氧化氫中的至少一種；優選為偶氮二異丁腈。
[0015]可選地，所述無機固態電解質包括氧化物固態電解質、硫化物固態電解質和鹵化物固態電解質中的至少一種；優選為鹵化物固態電解質。
[0016]可選地，所述光引發劑包括二苯甲酮、芳?；⒀趸?、苯基雙(2,4,6
?
三甲基苯甲酰基)氧化膦、α
?
羥烷基苯酮、安息香雙甲醚和α,α
?
二甲氧基
?
α
?
苯基苯乙酮中的至少一種；優選為苯基雙(2,4,6
?
三甲基苯甲?；?氧化膦。
[0017]可選地，所述增塑劑包括聚碳酸酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯和磷酸三甲苯酯中的至少一種；優選為聚碳酸酯。
[0018]可選地，所述無機固態電解質為鹵化物固態電解質Li3InCl6，所述方法還包括Li3InCl6的制備過程：取三氯化銦與氯化鋰的混合溶液，真空干燥，燒結；
[0019]可選地，氯化鋰與三氯化銦的摩爾比為(1～7):1，優選為3:1；
[0020]可選地，所述混合溶液的溶劑包括乙醇、甲醇和去離子水中的至少一種，優選為去離子水；
[0021]可選地，真空干燥溫度為100～140℃，真空干燥時間為12～18h；燒結溫度為180～250℃，燒結時間為10～15h。
[0022]可選地，所述方法還包括在進行光聚合反應之前加入鋰鹽的操作；
[0023]可選地，所述鋰鹽包括LiTFSI、LiFSI、LiBOB、LiFOB和LiClO4中的至少一種，優選為LiTFSI；
[0024]可選地，所述鋰鹽的添加量為所述形成有機固態電解質的原料的加入量的5～50％。
[0025]可選地，所述鋰鹽可以在進行光聚合反應之前的任意時刻加入，例如，所述鋰鹽可以在進行點擊反應之前添加，也可以在進行點擊反應的過程中添加。
[0026]可選地，步驟(1)中，所述點擊反應的條件包括：反應溫度為50～60℃，反應時間為2～3h。進行所述點擊反應時使用的有機溶劑包括四氫呋喃、二氯甲烷、乙腈中的至少一種。
[0027]步驟(2)中，將無機固態電解質、光引發劑和增塑劑于避光條件下加入所述第一漿料中時，先將無機固態電解質加入第一漿料中，攪拌12～26h后，加入光引發劑和增塑劑，超聲0.5～1h進行脫泡處理。
[0028]可選地，步驟(3)中，所述光聚合反應的條件包括：紫外光波長為250～420nm，優選為400nm，反應時間為0.4～0.6h；
[0029]可選地，步驟(3)中，光聚合反應所得產物進行干燥的條件包括：干燥溫度為70～80℃，干燥時間為24～26h。
[0030]可選地，步驟(3)中所述將所述第二漿料置于紫外光下進行光聚合反應，包括：將所述第二漿料流延到聚四氟乙烯板中，然后用刮刀進行刮涂，之后用紫外燈光引發光聚合反應。所用刮刀為50～500μm，優選為200μm。
[0031]本專利技術還提供了一種無機有機復合固態電解質，所述無機有機復合固態電解質由上述任一項所述的方法制備得到。
[0032]本專利技術還提供了上述無機有機復合固態電解質在制備固態電池中的用途。
[0033]可選地，所述固態電池包括固態鋰金屬電池和/或固態鋰離子電池；
[0034]可選地，所述固態電池包括磷酸鐵鋰
?
石墨電池、磷酸鐵鋰
?
鋰金屬電池或者鋰三元過渡金屬氧化物
?
鋰金屬電池。
[0035]本專利技術技術方案，具有如下優點：
[0036]1.本專利技術提供的制備無機有機復合固態電解質的方法，先使聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)與四(3
?
巰基丙酸)季戊四醇酯(PETMP)發生特定反應程度的點擊反應，再通過點擊反應產物的紫外光聚合反應，形成無機固態電解質均勻分散在有機固態電解質中的復合固態電解質，該復合固態電解質同時兼具較高的離子電導率和較好的機械性能。
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種制備無機有機復合固態電解質的方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)將形成有機固態電解質的原料與催化劑接觸，進行點擊反應，得第一漿料；其中，所述形成有機固態電解質的原料包括聚乙二醇二丙烯酸酯和四(3
?
巰基丙酸)季戊四醇酯，聚乙二醇二丙烯酸酯、四(3
?
巰基丙酸)季戊四醇酯與催化劑的重量比為(1～2):1:(0.3～1.5)；(2)將無機固態電解質、光引發劑和增塑劑于避光條件下加入所述第一漿料中，得第二漿料；(3)將所述第二漿料置于紫外光下進行光聚合反應，所得產物進行干燥。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述無機固態電解質、所述形成有機固態電解質的原料、所述光引發劑與所述增塑劑的重量比為(4～7):(2～5):(0.5～2):1。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述無機固態電解質的粒徑不大于0.4μm，優選不大于0.2μm。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚乙二醇二丙烯酸酯的數均分子量為400～20000；可選地，所述催化劑包括偶氮二異丁腈、偶氮二異戊腈、偶氮二異丁酸二甲酯和過氧化氫中的至少一種；可選地，所述無機固態電解質包括氧化物固態電解質、硫化物固態電解質和鹵化物固態電解質中的至少一種；可選地，所述光引發劑包括二苯甲酮、芳?；⒀趸?、苯基雙(2,4,6
?
三甲基苯甲酰基)氧化膦、α
?
羥烷基苯酮、安息香雙甲醚和α,α
?
二甲氧基
?
α
?
苯基苯乙酮中的至少一種；可選地，所述增塑劑包括聚碳酸酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯和磷酸三甲苯酯中的至少一種。5.根據權利要求...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王倩，盧璽文，尹立坤，任龍濤，孫長平，劉文，
申請(專利權)人：中國長江三峽集團有限公司，
類型：發明
國別省市：