CN113725482A - 一种改性复合固态电解质及其制备方法 - Google Patents

一种改性复合固态电解质及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113725482A
CN113725482A CN202010450273.1A CN202010450273A CN113725482A CN 113725482 A CN113725482 A CN 113725482A CN 202010450273 A CN202010450273 A CN 202010450273A CN 113725482 A CN113725482 A CN 113725482A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solid electrolyte
lithium
preparation
modified composite
composite solid
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.)
Pending
Application number
CN202010450273.1A
Other languages
English (en)
Inventor
崔日俊
李国敏
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.)
Dongguan Grind Energy Co ltd
Original Assignee
Shenzhen Grand Powersource Co ltd
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 Shenzhen Grand Powersource Co ltd filed Critical Shenzhen Grand Powersource Co ltd
Priority to CN202010450273.1A priority Critical patent/CN113725482A/zh
Publication of CN113725482A publication Critical patent/CN113725482A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0565—Polymeric materials, e.g. gel-type or solid-type
    • 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
    • H01M2300/0085—Immobilising or gelification of electrolyte
    • 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
    • H01M2300/0088—Composites
    • 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)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种改性复合固态电解质及其制备方法，所述的改性复合固态电解质包括无机固态电解质、聚合物固态电解质、硅烷偶联剂以及锂盐，其制备方法包括以下步骤：改性无机固态电解质的制备及改性复合固态电解质的制备。本发明用硅烷偶联剂将无机固态电解质和聚合物电解质通过化学键紧密地结合，有效地解决了两者相容性的问题，同时可提高锂离子的传输及室温离子导电率。

Description

一种改性复合固态电解质及其制备方法
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及到一种改性复合固态电解质及其制备方法。
背景技术
现今，锂离子电池生产商不断追求电池能量密度的提升，但是在这个过程中，安全问题一直制约着高能量密度锂离子电池的发展。如今，所采用的商用锂离子电池使用了易燃的有机电解质及有机溶剂，容易引发安全问题，导致电动汽车发生火灾，因此用不可燃的无机、陶瓷固体电解质取代有机电解质，组装全固态锂离子电池，有望最终解决锂离子电池的安全问题并提升锂离子电池的能量密度。
目前对于固态电解质的研究，主要有三个类别：一是有机聚合物电解质，二是无机固体电解质，三是有机聚合物与无机固体电解质复合而成的复合电解质。有机聚合物电解质的电池易加工，可基本沿用现有的锂离子电池工艺，但是室温电导率低；无机固体电解质的室温电导率较高，但是材料成本较高，且电池工艺复杂；将有机聚合物与无机固体电解质复合制备固态锂离子电池是一种有效的途径，但两者的相容性较差，易导致电池内阻较高、循环性能差。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种改性复合固态电解质及其制备方法，旨在改善聚合物电解质与无机固态电解质的相容性。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种改性复合固态电解质及其制备方法，所述的改性复合固态电解质包括无机固态电解质、聚合物固态电解质、硅烷偶联剂以及锂盐，其制备方法包括以下步骤：
S1、将无水乙醇加入至容器中，升温至30℃，然后逐渐加入硅烷偶联剂，再在搅拌时添加无机固态电解质，继续持续搅拌，最后沉淀，用无水乙醇清洗数次，在80℃下真空干燥24h，制备得到改性无机固态电解质；
S2、将聚合物固态电解质溶解于有机溶剂中，然后将上述所制备的改性无机固态电解质逐渐加入，持续搅拌，充分反应；
S3、添加锂盐至S2混合溶液中，搅拌均匀后，将溶液涂覆在玻璃板上，在80℃下干燥24h得到改性复合固态电解质。
所述的硅烷偶联剂为乙烯基三甲基硅烷、乙烯基三（2-甲氧乙氧基）硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、巯丙基三乙氧基硅烷、巯丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。优先地，所述的硅烷偶联剂为乙烯基三甲基硅烷、乙烯基三（2-甲氧乙氧基）硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
所述的无机固态电解质为锂镧钛氧、锂镧锆氧、锂镧锆钽氧中的一种或多种。优先地，所述的无机固态电解质为锂镧锆氧、锂镧锆钽氧中的一种或多种。
所述的聚合物固态电解质为氨基封端的聚氧化乙烯或羟基封端的聚氧化乙烯中的一种或多种。优先地，所述的聚合物固态电解质选自氨基封端的聚氧化乙烯。
所述的锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、双（三氟甲基磺酰）亚胺锂、二氟甲基磺酰亚胺锂、高氯酸锂中的一种或多种。优先地，所述的锂盐为二草酸硼酸锂、双（三氟甲基磺酰）亚胺锂、二氟甲基磺酰亚胺锂、高氯酸锂中的一种或多种。
本发明的有益效果在于：本发明用硅烷偶联剂将无机固态电解质和聚合物电解质通过化学键紧密地结合，有效地解决了两者相容性的问题，同时可提高锂离子的传输及室温离子导电率。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
实施例1：
S1、将无水乙醇加入至容器中，升温至30℃，然后逐渐加入3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷，再在搅拌时添加锂镧锆钽氧，继续持续搅拌，最后沉淀，用无水乙醇清洗数次，在80℃下真空干燥24h，制备得到改性锂镧锆钽氧；
S2、将氨基封端的聚氧化乙烯溶解于N,N-二甲基乙酰胺中，然后将上述所制备的改性锂镧锆钽氧逐渐加入，持续搅拌，充分反应；
S3、添加二氟甲基磺酰亚胺锂至S2混合溶液中，搅拌均匀后，将溶液涂覆在玻璃板上，在80℃下干燥24h，即可得到改性复合固态电解质。
实施例2：
S1、将无水乙醇加入至容器中，升温至30℃，然后逐渐加入乙烯基三甲基硅烷干，再在搅拌时添加锂镧锆钽氧，继续持续搅拌，最后沉淀，用无水乙醇清洗数次，在80℃下真空燥24h，制备得到改性锂镧锆钽氧；
S2、将氨基封端的聚氧化乙烯溶解于N,N-二甲基乙酰胺中，然后将上述所制备的改性锂镧锆钽氧逐渐加入，持续搅拌，充分反应；
S3、添加二氟甲基磺酰亚胺锂至S2混合溶液中，搅拌均匀后，将溶液涂覆在玻璃板上，在80℃下干燥24h，即可得到改性复合固态电解质。
比较例1：
S1、将氨基封端的聚氧化乙烯溶解于N,N-二甲基乙酰胺中，然后将锂镧锆钽氧逐渐加入，搅拌均匀；
S2、添加二氟甲基磺酰亚胺锂至S1混合溶液中，搅拌均匀后，将溶液涂覆在玻璃板上，在80℃下干燥24h，即可得到复合固态电解质。
本发明一种改性复合固态电解质及其制备方法，有效地改善了聚合物电解质与无机固态电解质的相容性，提高了锂离子的传输及室温离子导电率。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明的技术范围做出任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案范围。

Claims (6)

1.一种改性复合固态电解质及其制备方法，其特征在于，所述的改性复合固态电解质包括无机固态电解质、聚合物固态电解质、硅烷偶联剂以及锂盐，其制备方法包括以下步骤：
S1、将无水乙醇加入至容器中，升温至30℃，然后逐渐加入硅烷偶联剂，再在搅拌时添加无机固态电解质，继续持续搅拌，最后沉淀，用无水乙醇清洗数次，在80℃下真空干燥24h，制备得到改性无机固态电解质；
S2、将聚合物固态电解质溶解于有机溶剂中，然后将上述所制备的改性无机固态电解质逐渐加入，持续搅拌，充分反应；
S3、添加锂盐至S2混合溶液中，搅拌均匀后，将溶液涂覆在玻璃板上，在80℃下干燥24h得到改性复合固态电解质。
2.根据权利要求1所述的一种改性复合固态电解质及其制备方法，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为乙烯基三甲基硅烷、乙烯基三（2-甲氧乙氧基）硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、巯丙基三乙氧基硅烷、巯丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种改性复合固态电解质及其制备方法，其特征在于，所述的无机固态电解质为锂镧钛氧、锂镧锆氧、锂镧锆钽氧中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种改性复合固态电解质及其制备方法，其特征在于，所述的聚合物固态电解质为氨基封端的聚氧化乙烯或羟基封端的聚氧化乙烯中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种改性复合固态电解质及其制备方法，其特征在于，所述的锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、双（三氟甲基磺酰）亚胺锂、二氟甲基磺酰亚胺锂、高氯酸锂中的一种或多种。
6.根据权利要求1~5任意一项所述的一种改性复合固态电解质及其制备方法，其特征在于，所述的一种改性复合固态电解质制备方法包括权利要求2~5任意一项。
CN202010450273.1A 2020-05-25 2020-05-25 一种改性复合固态电解质及其制备方法 Pending CN113725482A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010450273.1A CN113725482A (zh) 2020-05-25 2020-05-25 一种改性复合固态电解质及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010450273.1A CN113725482A (zh) 2020-05-25 2020-05-25 一种改性复合固态电解质及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113725482A true CN113725482A (zh) 2021-11-30

Family

ID=78671680

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010450273.1A Pending CN113725482A (zh) 2020-05-25 2020-05-25 一种改性复合固态电解质及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113725482A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103515649A (zh) * 2012-06-14 2014-01-15 东丽先端材料研究开发（中国）有限公司 有机/无机复合电解质及其制备方法
CN109478684A (zh) * 2016-06-30 2019-03-15 野猫技术开发公司 固体电解质组合物
CN110212241A (zh) * 2019-06-12 2019-09-06 哈尔滨工业大学 一种固态电解质膜及其制备工艺与应用
CN110380114A (zh) * 2019-07-24 2019-10-25 中国科学院过程工程研究所 一种有机无机复合固态电解质及其制备方法和应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103515649A (zh) * 2012-06-14 2014-01-15 东丽先端材料研究开发（中国）有限公司 有机/无机复合电解质及其制备方法
CN109478684A (zh) * 2016-06-30 2019-03-15 野猫技术开发公司 固体电解质组合物
CN110212241A (zh) * 2019-06-12 2019-09-06 哈尔滨工业大学 一种固态电解质膜及其制备工艺与应用
CN110380114A (zh) * 2019-07-24 2019-10-25 中国科学院过程工程研究所 一种有机无机复合固态电解质及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103367799B (zh) 一种全固态聚电解质薄膜及其制备和应用方法
CN111244537A (zh) 复合固态电解质，固态电池及其制备方法
CN109818048A (zh) 全固态锂金属电池及其制备工艺
CN102468494B (zh) 一种全钒液流电池电极及其制备方法，以及全钒液流电池
CN104538670A (zh) 一种全固态聚合物电解质、其制备方法及应用
CN109286039A (zh) 一种固态电池电解质膜及其制备方法和带有该电解质膜的固态电池
CN209447927U (zh) 全固态锂金属电池
CN107706338B (zh) 一种含正极材料的锂离子电池隔膜及其制备方法
WO2021129583A1 (zh) 聚合物电解质及包括该聚合物电解质的锂离子电池
CN102315463A (zh) 一种柔性无机/有机复合质子交换膜制备方法
CN106450115A (zh) 无机包覆细菌纤维素多孔薄膜及其制备方法
Liang et al. Enhanced performance of high energy density lithium metal battery with PVDF-HFP/LAGP composite separator
CN108923063A (zh) 一种固态离子凝胶聚合物电解质及其制备方法
CN103441258A (zh) 一种碳包覆多孔钛酸锂粉体的制备方法
CN106784843A (zh) 一种大于300wh/kg高比能量、高安全性电池的制作方法
CN110247110B (zh) 一种具有室温高离子电导率的锂离子固态电解质的制备方法
CN111192994A (zh) 一种耐热收缩的聚乙烯锂电池隔膜及制备方法
CN110957452A (zh) 一种含pmma与peek的涂层隔膜的制备方法
CN109428038B (zh) 一种电池隔膜及其制备方法和锂离子电池
Dong et al. Inorganic-shell reinforcement: TiO2-coated polyimide nanofibers membrane as advanced separator for Lithium-ion batteries
CN106252638B (zh) 一种具有硅酸锂界面层的硅/氧化物复合负极材料及制备方法
CN113346129A (zh) 复合固态电解质及其制备方法和应用
CN109286038B (zh) 一种新型固态电解质及其制备方法
Yuan et al. Study of poly (organic palygorskite‐methyl methacrylate)/poly (ethylene oxide) blended gel polymer electrolyte for lithium‐ion batteries
CN109285982B (zh) 一种锂电池隔膜及其生产方法

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
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20221123

Address after: 523867 Building 9, Dasheng Industrial City, Second Industrial Zone, No. 1438, Provincial Road S358, Shangsha Community, Chang'an Town, Dongguan City, Guangdong Province

Applicant after: Dongguan Grind Energy Co.,Ltd.

Address before: 518105 4th floor, building A2, industrial park, 168 Honghu Road, Yanchuan, Songgang, Bao'an District, Shenzhen City, Guangdong Province

Applicant before: SHENZHEN GRAND POWERSOURCE Co.,Ltd.

TA01 Transfer of patent application right