一种复合固体电解质、制备方法及电池与流程

本发明涉及二次电池材料，且特别涉及一种复合固体电解质、制备方法及电池。

背景技术：

1、随着电动汽车、大规模储能、智能电网以及能源互联网等领域的崛起以及发展，新能源储能器件正在深刻地改变人类社会的发展，影响着能源产生、获取以及利用的方式也对储能器件的性能提出新的要求。作为清洁能源的代表，锂离子电池由于其高比能量/功率、环境友好以及使用寿命长等特点，成为最具竞争力的电化学储能器件之一。更高能量密度、更高功率密度、更长循环寿命以及更安全的锂电池是未来几年储能行业发展的重要方向，但是，基于氧化物正极与石墨负极的传统锂离子电池的能量密度越来越接近其理论上限。同时，目前商用的锂离子电池主要采用有机液态电解液作为阴阳离子在正负极之间传输的媒介，导致锂离子电池在充放电过程中不可避免地发生副反应，以及电池循环过程中电解液挥发、泄漏等现象均会导致电池容量的不可逆衰减，影响锂离子电池的使用寿命。此外，由有机易燃电解液引起的安全问题，引发民众对锂离子电池安全性的疑虑。

2、采用固体电解质取代液态有机电解液的固态锂电池，有望使用更高比容量的正、负极材料，从而实现更高比能量的电池体系，同时可彻底解决电池的安全性问题，符合未来二次电池发展的方向，是电动汽车和规模化储能的理想电源。目前的固体电解质主要以无机固体电解质、聚合物或复合物固体电解质为主，但是，较低的离子电导率成为制约固体电解质应用的难题。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本公开提供一种复合固体电解质、制备方法及电池。

2、本公开解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

3、本公开的第一方面提供一种复合固体电解质，包括多孔颗粒和包覆在所述多孔颗粒表面的固体电解质，其中，所述固体电解质通过化学基团吸附于所述多孔颗粒表面。

4、本公开的第二方面提供一种如上所述的复合固体电解质的制备方法，包括：

5、s1，将多孔颗粒浸泡在固体电解质前驱体溶液中，得到浸液多孔颗粒；

6、s2，对所述浸液多孔颗粒进行固态化处理，得到固态化多孔颗粒；

7、s3，将所述固态化多孔颗粒与聚合物固体电解质进行复合处理，得到复合固体电解质。

8、进一步地，在本公开较佳的实施例中，在步骤s1之前，所述多孔颗粒经过预处理，所述预处理为常压烧结、等离子烧结、等离子表面处理、磁控溅射处理和真空蒸镀处理中的一种或多种。

9、进一步地，在本公开较佳的实施例中，步骤s1中，所述固体电解质前驱体选自氧化物固体电解质前驱体、硫化物固体电解质前驱体、卤化物固体电解质前驱体中的一种或多种。

10、进一步地，在本公开较佳的实施例中，在步骤s2中，所述固态化处理为烧结处理。

11、进一步地，在本公开较佳的实施例中，所述烧结处理为常压烧结处理、热压烧结处理、热等静压烧结处理或等离子烧结处理；所述烧结处理的气氛为惰性气体、空气或氧气。

12、进一步地，在本公开较佳的实施例中，所述烧结处理的温度为100℃-1000℃，时间为1～12h。

13、进一步地，在本公开较佳的实施例中，步骤s3中，将所述固态化多孔颗粒与聚合物固体电解质进行复合处理，包括：

14、将所述固态化多孔颗粒、聚合物基质与锂盐分散在溶剂中，混合得到混合浆料；

15、去除所述分散液中的溶剂，得到复合固体电解质。

16、进一步地，在本公开较佳的实施例中，所述聚合物基质选自peo、pvdf、peg、pmma、pvdf-hfp、pegdma、pva、ppc、pan以及上述材料的复合物中的一种或多种。

17、本公开的第三方面提供一种固态电池，包括：正极，负极，以及如所述的复合固体电解质，所述复合固体电解质配置在所述正极和所述负极之间。

18、本公开实施例的复合固体电解质、制备方法及电池的有益效果是：

19、以多孔颗粒为基础材料，通过浸渍固体电解质前驱体溶液并进行固态化处理，制备成固体电解质包覆的多孔复合材料，然后与具有高离子导电性能的聚合物电解质进行复合，最终制备成为具有高离子传输速率、良好的机械强度和稳定的化学性能的复合固体电解质材料。基于多孔材料具有高孔隙度和孔径分布均匀的特点，在其表面包覆固态电解质后，能够提供更多与聚合物电解质的接触面积，从而提高离子传输速率。同时，多孔材料的特殊结构也能够提高复合固体电解质材料的机械强度和化学稳定性。制备的复合固体电解质材料具有高离子传输速率、良好的机械强度和稳定的化学性能，可以应用于锂离子电池、钠离子电池、锂硫电池、超级电容器等电化学器件中。同时，该制备方法还具有制备工艺简单、成本低廉的优点。

技术特征：

1.一种复合固体电解质，其特征在于，包括多孔颗粒和包覆在所述多孔颗粒表面的固体电解质，其中，所述固体电解质通过化学基团吸附于所述多孔颗粒表面。

2.一种如权利要求1所述的复合固体电解质的制备方法，其特征在于，包括：

3.根据权利要求2所述的复合固体电解质的制备方法，其特征在于，在步骤s1之前，所述多孔颗粒经过预处理，所述预处理为常压烧结、等离子烧结、等离子表面处理、磁控溅射处理和真空蒸镀处理中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的复合固体电解质的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述固体电解质前驱体选自氧化物固体电解质前驱体、硫化物固体电解质前驱体、卤化物固体电解质前驱体中的一种或多种。

5.根据权利要求2所述的复合固体电解质的制备方法，其特征在于，在步骤s2中，所述固态化处理为烧结处理。

6.根据权利要求5所述的复合固体电解质的制备方法，其特征在于，所述烧结处理为常压烧结处理、热压烧结处理、热等静压烧结处理或等离子烧结处理；所述烧结处理的气氛为惰性气体、空气或氧气。

7.根据权利要求5所述的复合固体电解质的制备方法，其特征在于，所述烧结处理的温度为100℃-1000℃，时间为1～12h。

8.根据权利要求2所述的复合固体电解质的制备方法，其特征在于，步骤s3中，将所述固态化多孔颗粒与聚合物固体电解质进行复合处理，包括：

9.根据权利要求8所述的复合固体电解质的制备方法，其特征在于，所述聚合物基质选自peo、pvdf、peg、pmma、pvdf-hfp、pegdma、pva、ppc、pan以及上述材料的复合物中的一种或多种。

10.一种固态电池，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供一种复合固体电解质、制备方法及电池，涉及二次电池材料技术领域。该复合固体电解质，包括多孔颗粒和包覆在所述多孔颗粒表面的固体电解质，其中，所述固体电解质通过化学基团吸附于所述多孔颗粒表面。其制备方法包括：将多孔颗粒浸泡在固体电解质前驱体溶液中，得到浸液多孔颗粒。对浸液多孔颗粒进行固态化处理，得到固态化多孔颗粒。将固态化多孔颗粒与聚合物固体电解质进行复合处理，得到复合固体电解质。该复合电解质能够有效改善固态电池的电化学性能，有效提高室温下的循环稳定性。

技术研发人员：池小贵,李泽娟,廖佳喜,张思丹,高帅
受保护的技术使用者：深圳市格仕乐科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13