CN108878959B - 一种有机无机复合固态电解质的制备及其应用 - Google Patents

一种有机无机复合固态电解质的制备及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN108878959B
CN108878959B CN201810616106.2A CN201810616106A CN108878959B CN 108878959 B CN108878959 B CN 108878959B CN 201810616106 A CN201810616106 A CN 201810616106A CN 108878959 B CN108878959 B CN 108878959B
Authority
CN
China
Prior art keywords
lithium
organic
electrolyte
lithium ion
inorganic composite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810616106.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108878959A (zh
Inventor
尉海军
侯文茹
郭现伟
林志远
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN201810616106.2A priority Critical patent/CN108878959B/zh
Publication of CN108878959A publication Critical patent/CN108878959A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108878959B publication Critical patent/CN108878959B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Abstract

一种有机无机复合固态电解质的制备及其应用，涉及锂离子电池电解质技术领域。选用具有刚性特征的异氰酸酯化合物，能与锂离子发生络合和解离的柔性链段化合物、无机纳米颗粒、导电锂盐、有机溶剂，通过添加锡类催化剂交联固化制备有机无机复合固态电解质制备有机无机复合固态电解质。异氰酸酯化合物能提高复合固态电解质的力学性能和热稳定性能；柔性链段化合物、无机纳米颗粒能提高复合固态电解质的离子电导率、离子迁移数和宽电化学窗口，提高锂离子电池的充放电性能，改善固态锂离子电池的界面接触。具有优异的界面稳定性、宽电化学窗口、宽工作温度范围、离子电导率高；形状多样化，适用于锂离子聚合物电池。

Description

一种有机无机复合固态电解质的制备及其应用
技术领域
本发明涉及锂离子电池电解质技术领域，特别是一种有机无机复合固态电解质的制备及其应用。
背景技术
锂离子电池因能量密度高、工作电压高、循环寿命长、无记忆效应、可快速充放电和环境友好等诸多优点在消费电子和通信领域得到广泛的应用。目前商用锂离子电池一般采用有机液态电解质和凝胶态电解质，这两种电解质具有较高的离子电导率，然而由于其中含有易挥发、易燃、易爆的有机溶剂，给电池体系带来了严重的安全隐患。采用固体电解质代替传统的有机液态电解质和凝胶态电解质被认为是解决上述问题的一种有效途径。除了安全性能高以外，固体电解质还具有电化学稳定窗口宽(可达5V以上)、工作温度范围广、可任意剪裁或变化等优点。
目前在研发的固体电解质主要有无机固体电解质和聚合物固体电解质两种。无机固体电解质具有机械强度较高、室温离子的电导率高等优点。专利号CN106876782A公开了一种锂离子硫化物固体电解质，室温下离子电导率可达10-3S cm-1。然而无机固体电解质脆性较大，与电极材料的接触润湿性差，不利于锂离子的传输，存在很大的界面问题，无法直接用于锂离子电池中。聚合物固体电解质是锂盐作为锂源混合于聚合物基体中组成的锂离子导体。聚合物基电解质质量轻、化学稳定性好、易成膜、机械加工性能好、形状多样化、与电极能较好地润湿。然而大多数聚合物电解质室温离子电导率偏低，难以应用于室温电池中。专利号CN 105591154 A提出了一种聚碳酸酯类全固态聚合物电解质，该电解质包括聚碳酸酯类高分子、锂盐及多孔支撑材料，室温下离子电导率＞10-5S cm-1。通过共混、共聚、交联等方式是目前常见的聚合物电解质的改性手段，可有效地提高电解质的离子电导率。专利号CN 104981930 A提出了一种由遥爪前体聚合物形成的交联聚合物电解质，在300K下离子电导率>10-4S cm-1。通过向聚合物固体电解质中加入无机纳米颗粒形成有机无机复合电解质不仅可以显著提高离子电导率，而且可同时提高材料的力学性能以及对锂金属的稳定性，从而使固体电解质的商业化过程得到推动。
因此，本发明开发了一种新型有机无机复合固态电解质。该电解质膜采用一种兼具有刚性骨架和柔性离子通道的嵌段聚合物电解质和无机纳米颗粒进行复合，在提高离子电导率的同时，拥有优异的界面稳定性、宽电化学窗口(＞5V)、宽工作温度范围(0-100℃)。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型有机无机复合固态电解质的制备及其应用。
本发明的技术方案为：
一种有机无机复合固态电解质的制备，其特征在于，采用异氰酸酯化合物、能与锂离子发生络合和解离的柔性链段化合物、无机纳米颗粒、导电锂盐和有机溶剂搅拌混合均匀制备电解液；通过添加锡类催化剂交联固化制备有机无机复合固态电解质；其中异氰酸酯化合物占混合物的质量分数为10-60％，柔性链段占混合物的质量分数为10-60％，无机纳米颗粒占混合物的质量分数为5-60％、导电锂盐占混合物的质量分数为5-60％，有机溶剂占混合物的质量分数为10-60％，锡类催化剂质量分数占混合物的质量分数为1-10％。
所述的异氰酸酯化合物为以下中的一种或几种；六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、六亚甲基二异氰酸酯三聚体(HDI trimer)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、(聚甲基聚苯异氰酸酯)(PAPI)、(苯异氰酸酯)(PI)、(异佛尔酮二异氰酸酯)(IPDI)、(十八烷基异氰酸酯)(ODI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、赖氨酸二异氰酸酯(LDI)。
所述的柔性链段化合物为以下中的一种或几种；三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、二缩三羟甲基丙烷四丙烯酸酯(DTMPTTA)、1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、二丙二醇二丙烯酸酯(DPGDA)、二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、丙烯酸羟乙酯(HEA)、聚乙二醇(PEG)、乙二醇(EG)、丙三醇、新戊二醇、聚醚酰亚胺(PEI)、聚酰亚胺(PI)、聚双马来酰亚胺。
所述无机纳米颗粒为以下中的一种或几种：蒙脱土、纳米二氧化硅、纳米二氧化锆、纳米碳酸钙、纳米氧化铝、纳米二氧化钛、纳米碳化硅、Li7La3ZrO12、Li10GeP2S12、Li3OCl0.5Br0.5、Li3xLa(2/3)-xTiO3(0.04<x0.14)、Li5La3M2O3(M＝Ta、Nb)、Li5.5La3Nb1.75In0.25O12、LI3N-LiX(X＝Cl、Br、I)、Li14Zn(GeO4)4、LiZr2(PO4)3、LiPON。
所述的导电锂盐为以下中的一种或几种：LiPF6、LiBOB、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、LiN(CF3SO2)(C4F9SO2)、LiC(CF3SO2)3、LiC(C2F5SO2)3、LiAsF6、LiClO4。
所述的有机溶剂为以下中的一种或几种：碳酸乙烯酯、丙酮碳酸丙烯酯、碳酸丁烯脂、1-甲基-2吡咯烷酮、碳酸二甲酯、碳酸乙二酯、碳酸甲乙酯、γ-丁内酯、、甲苯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺四乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、二甲亚砜。所述的锡类催化剂为以下中的一种或几种；铂金水催化剂、二(十二烷基硫)二丁基锡、双(乙酰丙酮酸)二丁基锡、二辛基锡代替二丁基锡、二醋酸二丁基锡、二硫醇烷基锡、二月桂酸酯二丁基锡、辛酸亚锡。
所述的一种新型有机无机复合固态电解质的制备，制备方法具体包括以下步骤：按照不同物料比，将刚性链段化合物、柔性链段化合物、无机纳米颗粒和有机溶剂混合并搅拌均匀；加入导电锂盐后再次搅拌均匀，制备电解液；滴加相应质量分数的锡类催化剂搅拌均匀；将混合均匀的聚合物电解液涂覆到聚四氟乙烯模具中，在30-80℃下加热固化2-12小时，成膜。
一种有机无机复合全固态锂离子电池，包括正极材料、负极材料和本发明上述兼具隔膜和电解液功能的有机无机复合固态电解质；
有机无机复合全固态锂离子电池正极材料制备包括以下步骤：将占质量分数为50-90％的正极活性材料，占质量分数为5-30％的导电剂乙炔黑研磨混合；加入占质量分数为1-15％的聚偏氟乙烯(PVDF)、1-15％电解液混合液(电解液混合液组分为异氰酸酯化合物占混合物的质量分数为10-60％，柔性链段占混合物的质量分数为10-60％，无机纳米颗粒占混合物的质量分数为5-60％、导电锂盐占混合物的质量分数为5-60％，有机溶剂占混合物的质量分数为10-60％，锡类催化剂质量分数占混合物的质量分数为1-10％，与上述有机无机复合固态电解质原料相同)，采用1-甲基-2吡咯烷酮(NMP)研磨混合；涂敷在铝箔表面，烘干；
负极材料制备包括以下步骤：将占质量分数为30-80％的负极活性材料，占质量分数为5-30％的导电剂乙炔黑研磨混合；加入占质量分数为5-25％聚偏氟乙烯(PVDF)、1-15％电解液混合液(电解液混合液组分为异氰酸酯化合物占混合物的质量分数为10-60％，柔性链段占混合物的质量分数为10-60％，无机纳米颗粒占混合物的质量分数为5-60％、导电锂盐占混合物的质量分数为5-60％，有机溶剂占混合物的质量分数为10-60％，锡类催化剂质量分数占混合物的质量分数为1-10％，与上述有机无机复合固态电解质原料相同)和1-甲基-2吡咯烷酮(NMP)研磨混合；涂敷在铜箔表面，烘干。
锂离子电池正极活性材料为钴酸锂(LiCoO2)、镍酸锂(LiNiO2)、锂离子氟磷酸锂、锂锰氧化物、锰酸锂、镍锰酸锂、富锂锰基、磷酸锰铁锂、镍钴铝酸锂(NCA)、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂(LiFeO4)、磷酸钒锂(Li3V2(PO4)3)中一种或几种；
负极活性材料为金属锂，金属锂合金、石墨、硬碳、锂金属氮化物、氧化锑、碳锗复合材料、碳硅复合材料、钛酸锂、锂钛氧化物中一种或几种。金属锂、金属锂合金可以直接作为相应的负极材料。
上述所述的一种有机无机复合全固态锂离子电池，其特征在于：组装包括以下形式结构，正极壳-弹簧片-不锈钢垫片-正极材料-聚合物电解质-负极材料-负极壳。
本发明的创新性和实用性在于：
1.采用异氰酸酯化合物能提高复合固态电解质的力学性能和热稳定性能；柔性链段化合物、无机纳米颗粒能提高复合固态电解质的离子电导率、离子迁移数和宽电化学窗口，提高锂离子电池的充放电性能，改善固态锂离子电池的界面接触。
2.可通过改变异氰酸酯化合物和柔性链段化合物的不同物料比，调节复合固态电解质的力学性能和电化学性能来满足不同需求。
3.可通过改变异氰酸酯化合物、柔性链段化合物和无机纳米颗粒的不同物料比，调节复合固态电解质的力学性能和电化学性能来满足不同需求。
4.该有机无机复合固态电解质原料取样方便，制备工艺简单，可量化生产。
5.复合固态电解质电解质厚度为20-200μm；优异的界面稳定性、宽电化学窗口(＞5V)、宽工作温度范围(0-100℃)、离子电导率高(＞10-4S cm-1)；形状多样化，适用于锂离子聚合物电池。
附图说明
图1为固态锂离子电池制备实施例7中锂离子固态电池的充放电性能。
具体实施方式
以下通过具体实施例来说明本发明，提高实施例是为了更好地理解本发明，绝不是限制本发明的范围。
新型有机无机复合固态电解质的制备：
实施例1
将2.8g HDI trimer、0.5PEG(Mw＝1000)、2.8g纳米氧化铝、4ml乙腈和四乙二醇二甲醚(TEGDME)(V:V＝1:1)均匀混合搅拌；加入1g六氟磷酸锂(LiPF6)混合均匀制备成透明澄清电解液；滴加0.1g二月桂酸酯二丁基锡均匀搅拌；将搅拌均匀的复合聚合物电解液刮涂到聚四氟乙烯模具上，在手套箱中加热到60℃，固化12小时成膜。
实施例2
将2.2g HDI trimer、0.5PEG(Mw＝1500)、2g Li10GeP2S12、4ml四乙二醇二甲醚(TEGDME)和1-甲基-2吡咯烷酮(V:V＝1:1)均匀混合搅拌；加入0.8gLiN(C2F5SO2)2混合均匀制备成透明澄清电解液；滴加0.12g二月桂酸二丁基锡均匀搅拌；将搅拌均匀的复合聚合物电解液刮涂到聚四氟乙烯模具上，在手套箱中加热到60℃，固化12小时成膜。
实施例3
将2.5g HDI、4g EG、1g Li10GeP2S12和2ml四乙二醇二甲醚均匀混合搅拌；加入2gLiBOB混合均匀制备成透明澄清电解液；滴加0.06g双(乙酰丙酮酸)二丁基锡均匀搅拌；将搅拌均匀的复合聚合物电解液刮涂到聚四氟乙烯模具上，在手套箱中加热到60℃，固化12小时成膜。
实施例4
将1.8g MDI、2.3g新戊二醇、1g纳米二氧化硅、4ml乙腈和碳酸乙烯酯(V:V＝1:1)均匀混合搅拌；加入1.0g LiN(C2F5SO2)2混合均匀制备成透明澄清电解液；滴加0.05g双(乙酰丙酮酸)二丁基锡均匀搅拌；将搅拌均匀的复合聚合物电解液刮涂到聚四氟乙烯模具上，在手套箱中加热到60℃，固化12小时成膜。
实施例5
将2.3g TDI、1.4g聚酰亚胺、1g Li5La3Ta2O3、和3ml碳酸乙烯酯均匀混合搅拌；加入1.5g LiN(C2F5SO2)2混合均匀制备成透明澄清电解液；滴加0.1g二月桂酸二丁基锡均匀搅拌；将搅拌均匀的复合聚合物电解液刮涂到聚四氟乙烯模具上，在手套箱中加热到60℃，固化12小时成膜。
电解质性能表征：
电解质厚度：采用千分尺(精度0.01毫米)测量嵌段聚合物电解质的厚度，任意去膜上3个点测量，求平均值，以下表中每个实施例所对应的平均厚度分别为123μm、125μm、13μm 1、130μm、119μm、132μm、。
离子电导率：采用两个不锈钢垫片夹住聚合物电解质，组装2032的扣式电池测量阻抗，根据公式
Figure GDA0001822983200000061
其中，L为聚合物电解质的厚度，S为不锈钢垫片面积，R为测量得到的阻抗值。
电化学窗口：采用不锈钢和锂片夹住聚合物电解质，，组装2032的扣式电池，进行线性伏安扫描测量，起始电压2.8V，最高电位5.5V,扫描速度为1mV/s。
Figure GDA0001822983200000062
固态锂离子电池的制备：
实施例6
将180mg的镍钴铝酸锂和30mg的导电剂乙炔黑均匀研磨40min；加入15mg粘结剂聚偏氟乙烯、3mg电解质混合液和150μL 1-甲基-2吡咯烷酮均匀研磨40min；涂敷在铝箔表面，在真空条件下80℃烘干8h；将极片裁成R＝0.6mm的圆片，采用上述固态电解质制备实施例1中的固态电解质组装锂离子聚合物半电池。
实施例7
将100mg的磷酸铁锂和12mg的导电剂乙炔黑均匀研磨40min；加入10mg粘结剂聚偏氟乙烯、2mg电解质混合液和150μL 1-甲基-2吡咯烷酮均匀研磨40min；涂敷在铝箔表面，在真空条件下80℃烘干8h；将极片裁成R＝0.6mm的圆片，采用上述固态电解质制备实施例4中的固态电解质组装锂离子聚合物半电池。
实施例8
将85mg的镍钴铝酸锂和15mg的导电剂乙炔黑均匀研磨40min；加入10mg粘结剂聚偏氟乙烯、2.5mg电解质混合液和150μL 1-甲基-2吡咯烷酮均匀研磨40min；涂敷在铝箔表面，在真空条件下80℃烘干8h；将极片裁成R＝0.6mm的圆片，采用上述固态电解质制备实施例7中的固态电解质组装锂离子聚合物半电池。

Claims (9)

1.一种有机无机复合固态电解质的制备方法，其特征在于，采用异氰酸酯化合物、能与锂离子发生络合和解离的柔性链段化合物、无机纳米颗粒、导电锂盐和有机溶剂搅拌混合均匀制备电解液；通过添加锡类催化剂交联固化制备有机无机复合固态电解质；其中异氰酸酯化合物占混合物的质量分数为10-60%，柔性链段占混合物的质量分数为10-60%，无机纳米颗粒占混合物的质量分数为5-60%、导电锂盐占混合物的质量分数为5-60%，有机溶剂占混合物的质量分数为10-60%，锡类催化剂质量分数占混合物的质量分数为1-10%；所述无机纳米颗粒为以下中的一种或几种：蒙脱土、纳米二氧化硅、纳米二氧化锆、纳米碳酸钙、纳米氧化铝、纳米二氧化钛、纳米碳化硅、Li7La3ZrO12、Li10GeP2S12、Li3OCl0.5Br0.5、Li3xLa(2/3)- xTiO3且0.04<x<0.14、Li5La3M2O3且M=Ta或/和Nb、Li5.5La3Nb1.75In0.25O12、LI3N-LiX且X=Cl或Br或I、Li14Zn(GeO4)4、LiZr2(PO4)3、LiPON；
所述的异氰酸酯化合物为以下中的一种或几种；六亚甲基二异氰酸酯（HDI）、六亚甲基二异氰酸酯三聚体（HDI trimer）、二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、甲苯二异氰酸酯（TDI）、聚甲基聚苯异氰酸酯（PAPI）、 苯异氰酸酯（PI）、 异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、 十八烷基异氰酸酯（ODI）、二环己基甲烷二异氰酸酯（HMDI）、赖氨酸二异氰酸酯（LDI）；
所述的柔性链段化合物为以下中的一种或几种；三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA）、季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）、二缩三羟甲基丙烷四丙烯酸酯（DTMPTTA）、1,6-己二醇二丙烯酸酯（HDDA）、二丙二醇二丙烯酸酯（DPGDA）、二缩三丙二醇二丙烯酸酯（TPGDA）、丙烯酸羟乙酯（HEA）、聚乙二醇（PEG）、乙二醇（EG）、丙三醇、新戊二醇、聚醚酰亚胺（PEI）、聚酰亚胺（PI）、聚双马来酰亚胺；
所述的导电锂盐为以下中的一种或几种：LiPF6、LiBOB、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、LiN(CF3SO2)(C4F9SO2)、LiC(CF3SO2)3、LiC(C2F5SO2)3、LiAsF6、LiClO4；
所述的有机溶剂为以下中的一种或几种：碳酸乙烯酯、丙酮碳酸丙烯酯、碳酸丁烯脂、1-甲基-2吡咯烷酮、碳酸二甲酯、碳酸乙二酯、碳酸甲乙酯、γ-丁内酯、甲苯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺四乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、二甲亚砜；
所述的锡类催化剂为以下中的一种或几种；铂金水催化剂、二(十二烷基硫)二丁基锡、双（乙酰丙酮酸）二丁基锡、二辛基锡代替二丁基锡、二醋酸二丁基锡、二硫醇烷基锡、二月桂酸酯二丁基锡、辛酸亚锡；
所述固化为：30-80℃下加热固化2-12小时成膜；电解质厚度为20-200μm。
2.按照权利要求1所述的一种有机无机复合固态电解质的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：按照不同物料比，将刚性链段化合物、柔性链段化合物、无机纳米颗粒和有机溶剂混合并搅拌均匀；加入导电锂盐后再次搅拌均匀，制备电解液；滴加相应质量分数的锡类催化剂搅拌均匀；将混合均匀的聚合物电解液涂覆到聚四氟乙烯模具中，加热固化成膜。
3.按照权利要求1-2任一项所述方法制备得到的有机无机复合固态电解质。
4.一种有机无机复合全固态锂离子电池，其特征在于，包括正极材料、负极材料和按照权利要求1-2任一项所述方法制备得到的兼具隔膜和电解液功能的有机无机复合固态电解质。
5.按照权利要求4所述的一种有机无机复合全固态锂离子电池，其特征在于，有机无机复合全固态锂离子电池正极材料制备包括以下步骤：将占质量分数为50-90%的正极活性材料，占质量分数为5-30%的导电剂乙炔黑研磨混合；加入占质量分数为1-15%的聚偏氟乙烯(PVDF)、1-15%电解液混合液采用1-甲基-2吡咯烷酮（NMP）研磨混合；涂敷在铝箔表面，烘干；
负极材料制备包括以下步骤：将占质量分数为30-80%的负极活性材料，占质量分数为5-30%的导电剂乙炔黑研磨混合；加入占质量分数为5-25%聚偏氟乙烯(PVDF)、1-15%电解液混合液采用1-甲基-2吡咯烷酮（NMP）研磨混合；涂敷在铜箔表面，烘干；
电解液混合液组分为异氰酸酯化合物占混合物的质量分数为10-60%，柔性链段占混合物的质量分数为10-60%，无机纳米颗粒占混合物的质量分数为5-60%、导电锂盐占混合物的质量分数为5-60%，有机溶剂占混合物的质量分数为10-60%，锡类催化剂质量分数占混合物的质量分数为1-10%。
6.按照权利要求5所述的一种有机无机复合全固态锂离子电池，其特征在于，锂离子电池正极活性材料为钴酸锂（LiCoO2）、镍酸锂（LiNiO2）、锂离子氟磷酸锂、锂锰氧化物、锰酸锂、镍锰酸锂、富锂锰基、磷酸锰铁锂、镍钴铝酸锂（NCA）、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂（LiFeO4）、磷酸钒锂（Li3V2（PO4）3）中一种或几种。
7.按照权利要求5所述的一种有机无机复合全固态锂离子电池，其特征在于，负极活性材料为金属锂，金属锂合金、石墨、硬碳、锂金属氮化物、氧化锑、碳锗复合材料、碳硅复合材料、钛酸锂、锂钛氧化物中一种或几种。
8.按照权利要求5所述的一种有机无机复合全固态锂离子电池，其特征在于，金属锂或金属锂合金直接作为相应的负极材料。
9.按照权利要求5所述的一种有机无机复合全固态锂离子电池，其特征在于，组装包括以下形式结构，正极壳-弹簧片-不锈钢垫片-正极材料-聚合物电解质-负极材料-负极壳。
CN201810616106.2A 2018-06-14 2018-06-14 一种有机无机复合固态电解质的制备及其应用 Active CN108878959B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810616106.2A CN108878959B (zh) 2018-06-14 2018-06-14 一种有机无机复合固态电解质的制备及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810616106.2A CN108878959B (zh) 2018-06-14 2018-06-14 一种有机无机复合固态电解质的制备及其应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108878959A CN108878959A (zh) 2018-11-23
CN108878959B true CN108878959B (zh) 2020-09-25

Family

ID=64339161

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810616106.2A Active CN108878959B (zh) 2018-06-14 2018-06-14 一种有机无机复合固态电解质的制备及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108878959B (zh)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112993389A (zh) * 2018-12-28 2021-06-18 南方科技大学 一种富锂反钙钛矿氧化物复合电解质及其制备方法和应用
EP3905270A4 (en) * 2018-12-28 2022-02-23 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. SOLID ELECTROLYTE MATERIAL CONDUCTING LITHIUM IONS AND ACCUMULATOR USING THE SAME
CN110233286B (zh) * 2019-03-22 2022-01-18 华南理工大学 一种原位聚合复合有机固态电解质及其制备方法与应用
CN110176625B (zh) * 2019-05-15 2021-01-01 复阳固态储能科技(溧阳)有限公司 一种固体电解质材料及其制备方法
US11830975B2 (en) * 2020-01-14 2023-11-28 Nano And Advanced Materials Institute Limited Cross-linked organic-inorganic solid composite electrolyte for lithium secondary batteries
CN111416148B (zh) * 2020-03-06 2023-06-06 湖南科技大学 一种改性纳米二氧化硅粒子掺杂的复合固态聚合物电解质及其制备方法
CN111370627B (zh) * 2020-03-27 2022-09-23 中国人民解放军军事科学院防化研究院 一种金属锂电极与无机固体电解质陶瓷隔膜直接复合方法
CN111786017B (zh) * 2020-04-17 2022-06-21 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 原位固化制备的高粘结性固态电解质、制备方法及应用
CN111653824A (zh) * 2020-06-22 2020-09-11 武汉瑞科美新能源有限责任公司 一种凝胶聚合物电解质及其快速制备方法和电池
CN111786024B (zh) * 2020-06-22 2021-12-17 厦门大学 一种钛氧团簇基固态聚合物电解质及其制备方法和应用
CN111883824A (zh) * 2020-07-14 2020-11-03 国网浙江省电力有限公司湖州供电公司 一种原位聚合的固态电解质的制备方法
CN112103559A (zh) * 2020-08-17 2020-12-18 深圳供电局有限公司 固态电解质前驱体、锂电池及制备方法
CN112271326B (zh) * 2020-10-09 2022-03-29 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种具有水清除功能的聚合物电解质及其应用
CN112510251B (zh) * 2020-12-15 2023-01-24 电子科技大学 一种SiC基全固态锂离子电池聚合物电解质及制备方法
CN112666772B (zh) * 2020-12-24 2023-02-03 清华大学深圳国际研究生院 一种可自封装的电致变色器件及其制备方法
CN112735850B (zh) * 2020-12-24 2022-05-03 清华大学深圳国际研究生院 一种可任意裁剪的柔性超级电容器及其制备方法
CN113871710B (zh) * 2021-09-26 2023-01-06 珠海冠宇电池股份有限公司 一种固态电解质及包括该固态电解质的固态电池
CN114824273B (zh) * 2022-04-15 2023-04-11 广东马车动力科技有限公司 一种硫化物复合固态电解质膜及其制备方法、固态电池
CN116864797A (zh) * 2023-07-20 2023-10-10 安徽创速新能源科技有限公司 一种超薄固态聚合物电解质膜及其制备方法和应用

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1280149A (zh) * 1999-07-09 2001-01-17 中国科学院化学研究所 一种聚合物固体电解质及其制备方法和用途
CN1849674A (zh) * 2003-09-12 2006-10-18 日本曹达株式会社 聚合物固体电解质用组合物、聚合物固体电解质、聚合物、聚合物固体电解质电池、离子导电膜、共聚物及生产该共聚物的方法
CN103000941A (zh) * 2012-11-29 2013-03-27 东莞新能源科技有限公司 凝胶电解液的配方及使用该配方制备凝胶电解液的方法
CN103665382A (zh) * 2012-09-24 2014-03-26 微宏动力系统（湖州）有限公司 硅硫聚合物、固体电解质及固态锂离子电池
CN106602138A (zh) * 2017-01-17 2017-04-26 哈尔滨工业大学无锡新材料研究院 一种添加高浓度锂盐的固态聚合物电解质及其制备方法
CN106661164A (zh) * 2014-05-07 2017-05-10 索尔维公司 杂化的氟聚合物复合材料
CN106785032A (zh) * 2017-03-17 2017-05-31 北京工业大学 一种锂离子电池用聚合物电解质及制备方法
WO2017130832A1 (ja) * 2016-01-28 2017-08-03 富士フイルム株式会社 固体電解質組成物、固体電解質含有シートおよび全固体二次電池、ならびに固体電解質含有シートおよび全固体二次電池の製造方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1280149A (zh) * 1999-07-09 2001-01-17 中国科学院化学研究所 一种聚合物固体电解质及其制备方法和用途
CN1849674A (zh) * 2003-09-12 2006-10-18 日本曹达株式会社 聚合物固体电解质用组合物、聚合物固体电解质、聚合物、聚合物固体电解质电池、离子导电膜、共聚物及生产该共聚物的方法
CN103665382A (zh) * 2012-09-24 2014-03-26 微宏动力系统（湖州）有限公司 硅硫聚合物、固体电解质及固态锂离子电池
CN103000941A (zh) * 2012-11-29 2013-03-27 东莞新能源科技有限公司 凝胶电解液的配方及使用该配方制备凝胶电解液的方法
CN106661164A (zh) * 2014-05-07 2017-05-10 索尔维公司 杂化的氟聚合物复合材料
WO2017130832A1 (ja) * 2016-01-28 2017-08-03 富士フイルム株式会社 固体電解質組成物、固体電解質含有シートおよび全固体二次電池、ならびに固体電解質含有シートおよび全固体二次電池の製造方法
CN106602138A (zh) * 2017-01-17 2017-04-26 哈尔滨工业大学无锡新材料研究院 一种添加高浓度锂盐的固态聚合物电解质及其制备方法
CN106785032A (zh) * 2017-03-17 2017-05-31 北京工业大学 一种锂离子电池用聚合物电解质及制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
复合型聚合物固体电解质的制备及性能研究;刘汉功;《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技I辑》;20111215;B014-167 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108878959A (zh) 2018-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108878959B (zh) 一种有机无机复合固态电解质的制备及其应用
CN109638349B (zh) 一种无机-有机纳米复合固态电解质隔膜及其制备方法和应用
CN108899579B (zh) 一种自交联复合固态电解质的制备及其构成的全固态锂离子电池
EP2267824B1 (en) Negative electrode for lithium-ion secondary battery and manufacturing process for the same
JPWO2017141735A1 (ja) 固体電解質組成物、全固体二次電池用電極シートおよび全固体二次電池、並びに、全固体二次電池用電極シートおよび全固体二次電池の製造方法
CN108269964B (zh) 一种复合固态电极及其制备方法
CN111725559B (zh) 固态电解质及其制备方法和锂二次固态电池
EP3699996B1 (en) Production method for all-solid-state battery
JP2016139511A (ja) 固体電解質組成物およびこれを用いた電池用電極シートならびに電池用電極シートおよび全固体二次電池の製造方法
JP3078800B1 (ja) 非水系二次電池用負極の製造方法
CN108878967A (zh) 一种嵌段聚合物电解质制备及应用
CN110661032A (zh) 一种固态电解质薄膜及其应用
CN110627997A (zh) 锂离子电池用热塑性聚氨酯粘结剂及其制备方法和应用
KR101190226B1 (ko) 리튬 이차전지용 양극활물질, 그의 제조방법 및 이를 포함한 리튬 이차전지
KR101915558B1 (ko) 이차전지 용 복합 전해질 및 그의 제조방법
CN110734517A (zh) 一种聚碳酸酯基嵌段聚合物电解质制备及应用
CN112194182B (zh) 一种含锂化硫化聚丙烯腈的铬氧化物锂离子电池正极材料的制备方法
CN112687958A (zh) 一种长续航钮扣锂电池及其制造方法
CN113273004A (zh) 碳质包覆石墨粒子的制造方法
CN113228373A (zh) 电解质用组合物、非水电解质及非水电解质二次电池
KR20150042373A (ko) 리튬 공기 전지
CN115882061A (zh) 一种聚轮烷基聚合物电解质的制备及其应用
KR101814739B1 (ko) 리튬 이차 전지용 양극 활물질, 그 제조방법 및 이를 이용한 리튬 이차 전지
KR102253763B1 (ko) 치밀한 구조를 가지는 이차전지 용 고체상 복합 전해질 막 제조방법
EP4037018A1 (en) Electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries and nonaqueous electrolyte secondary battery using said electrode

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant