一种改性氧化还原型固态电解质及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明设及电化学储能领域，特别设及一种改性氧化还原型固态电解质及其制备 方法和应用。
【背景技术】
[0002] 随着全球经济的发展，化石能源将面临着日益短缺和枯竭的严重局面。开发替代 的新能源，尤其是太阳能、生物能、风能等可再生能源，成为化解能源危机的主要途径。新能 源尽管拥有清洁环保的优势，但是其缺点也是显著的，如存在季节性和区域差异性，W及能 量分布密度低等问题。迄今为止只有水力发电和核能得到较好普及。新能源的开发是W电 力的转换利用为特征的，能源存储技术对于电力的有效利用至关重要，主要实现将不稳定、 不连续的电能转换为稳定、连续的可用电能输出过程。
[0003] 目前的储能技术主要包括机械储能、电化学储能、电磁储能和相变储能，与其它多 种方式相比，电化学储能具有使用方便、环境污染少，不受地域限制，在能量转换上不受卡 诺循环限制、转化效率高、比能量和比功率高等优点。目前，市场上的二次储能电池主要有 铅酸电池、儀儒电池、儀氨电池和裡离子电池，运些储能元件在电子、交通、通讯、航天领域 得到了广阔的应用。但是，运类可充电循环使用的二次电池（运里主要指裡离子电池）的 能量密度在100~200Whkg1的范围，功率密度相对较低（小于SOOWkg1)，无法满足高功率 输出设备的需求，因此，提高电化学设备的储能密度是未来社会发展需要解决的首要问题 之一。
[0004] 目前，通过聚合物电解质基体中复合氧化还原物质与无机纳米填料，通过二者协 同作用提高电化学设备储能密度的相关研究未见报道。
【发明内容】
阳〇化]针对现有技术的不足，本发明公开了一种改性氧化还原型固态电解质及其制备方 法和应用。
[0006] 第一方面，本发明提供了一种改性氧化还原型固态电解质，包括按重量百分比计 的如下物质：1 %~20 %无机纳米填料，5 %~90 %氧化还原物质，2 %~50 %电解质，5 %~ 30 %聚合物基体。
[0007] 优选的，所述的改性氧化还原型固态电解质，包括按重量百分比计的如下物质： 1 %~10 %无机纳米填料，20 %~90 %氧化还原物质，2 %~40 %电解质，5 %~20 %聚合物 基体。
[000引进一步优选的，所述的改性氧化还原型固态电解质，包括按重量百分比计的如下 物质：1 %~5 %无机纳米填料，70 %~90 %氧化还原物质，4 %~20 %电解质，5 %~10 %聚 合物基体。
[0009] 优选的，所述的改性氧化还原型固态电解质，包括按重量百分比计的如下物质： 1%无机纳米填料，84%氧化还原物质，10%电解质，5%聚合物基体。
[0010] 优选的，所述的改性氧化还原型固态电解质，包括按重量百分比计的如下物质： 2 %无机纳米填料，74 %氧化还原物质，16 %电解质，8 %聚合物基体。
[0011] 优选的，所述的改性氧化还原型固态电解质，包括按重量百分比计的如下物质： 5 %无机纳米填料，60 %氧化还原物质，25 %电解质，10 %聚合物基体。
[0012] 优选的，所述的改性氧化还原型固态电解质，包括按重量百分比计的如下物质： 8 %无机纳米填料，40 %氧化还原物质，35 %电解质，17 %聚合物基体。
[0013] 优选的，所述的无机纳米填料包括但不限于纳米二氧化娃、纳米氧化锋、纳米氧化 侣、纳米碳酸巧、蒙脱上、碳黑、碳纳米管、氧化石墨締中的一种或多种。
[0014] 优选的，所述的无机纳米填料为改性无机纳米填料，包括但不限于对无机纳米填 料进行表面修饰。
[0015] 进一步优选的，所述的表面修饰的方法包括但不限于偶联剂处理、强酸氧化处理、 碱液浸泡处理、接枝或包覆聚合物结构中的一种或多种。
[0016] 更进一步优选的，所述的偶联剂为丫 -氨丙基S乙氧基硅烷、丫-甲基丙締酷氧 基丙基=甲氧基硅烷、3-异氯酸醋基亚甲基-3, 5, 5-=甲基环己基异氯酸醋中的一种或多 种。
[0017] 优选的，所述的氧化还原物质包括但不限于杂多酸及其盐类化合物、铁氯化物、亚 铁氯化物、舰化物、硫化物、哇嘟化合物、铜盐中的一种或多种。
[0018] 进一步优选的，所述的杂多酸及其盐类化合物包括但不限于鹤娃酸、鹤憐酸中的 一种或多种。
[0019] 优选的，所述的电解质包括强酸、强碱、碱金属盐、胺盐中的一种或多种。
[0020] 进一步优选的，所述的强酸为硫酸、硝酸、憐酸中的一种或多种。
[0021] 进一步优选的，所述的强碱为氨氧化钢、氨氧化钟中的一种或多种。
[0022] 进一步优选的，所述的碱金属盐包括钢盐、钟盐、裡盐中的一种或多种。
[0023]更进一步优选的，所述的裡盐为LiCl〇4、LiCFsSOs、LiPFe、LiBF4、LiAsFe、Li訊Fe、 "CFsCFzSOs、"N(CFsSOz)2、"N03、双草酸棚酸裡、LizSO冲的一种或多种。
[0024] 优选的，所述的聚合物基体包括但不限于聚乙締醇、聚酸类、聚丙締酸醋类、聚偏 氣乙締类中的一种或多种。
[00巧]第二方面，本发明提供了一种改性氧化还原型聚合物电解质的制备方法，包括W下步骤：
[0026](1)无机纳米填料分散液的制备：将无机纳米填料进行表面修饰，使其均匀分散 于溶剂一中，形成稳定的分散液；
[0027] (2)改性氧化还原型电解液的制备：按预设的重量百分比将聚合物基体溶于溶剂 二中，与氧化还原物质、电解质W及步骤（1)中制备的分散液混合均匀，得到改性氧化还原 型电解液；
[0028] (3)改性氧化还原型固态电解质的制备：将步骤（2)中制备的改性氧化还原型电 解液除去溶剂，得到改性氧化还原型固态电解质；
[0029] 根据上述步骤制备得到的改性氧化还原型固态电解质，包括按重量百分比计的如 下物质：1 %~20 %无机纳米填料，5 %~90 %氧化还原物质，2 %~50 %电解质，5 %~30 % 聚合物基体。
[0030] 优选的，所述的改性氧化还原型固态电解质，包括按重量百分比计的如下物质： 1 %~10 %无机纳米填料，20 %~90 %氧化还原物质，5 %~40 %电解质，5 %~20 %聚合物 基体。
[0031] 进一步优选的，所述的改性氧化还原型固态电解质，包括按重量百分比计的如下 物质：1 %~5 %无机纳米填料，70 %~90 %氧化还原物质，4 %~20 %电解质，5 %~10 %聚 合物基体。
[0032] 优选的，所述的改性氧化还原型固态电解质，包括按重量百分比计的如下物质： 1 %无机纳米填料，84 %氧化还原物质，10 %电解质，5 %聚合物基体。
[0033] 优选的，所述的改性氧化还原型固态电解质，包括按重量百分比计的如下物质： 2 %无机纳米填料，74 %氧化还原物质，16 %电解质，8 %聚合物基体。
[0034] 优选的，所述的改性氧化还原型固态电解质，包括按重量百分比计的如下物质： 5 %无机纳米填料，60 %氧化还原物质，25 %电解质，10 %聚合物基体。
[0035] 优选的，所述的改性氧化还原型固态电解质，包括按重量百分比计的如下物质： 8 %无机纳米填料，40 %氧化还原物质，35 %电解质，17 %聚合物基体。
[0036] 优选的，步骤（1)中所述的无机纳米填料包括但不限于纳米二氧化娃、纳米氧化 锋、纳米氧化侣、纳米碳酸巧、蒙脱上、碳黑、碳纳米管、氧化石墨締中的一种或多种。
[0037] 优选的，步骤