CN115498248A - 一种夹层结构固态电解质及其制备方法和应用、固态锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电池技术领域，具体涉及一种夹层结构固态电解质及其制备方法和应用、固态锂离子电池。本发明提供的夹层结构固态电解质的锂电池隔膜结构中存在排列均匀的孔隙，可以调节锂通量，使锂离子有序通过，抑制锂枝晶的生长，提供良好的界面兼容性，较低的界面阻抗和极化电压、高稳定的循环效率，从而提高固态电解质的电化学稳定性；锂电池隔膜两侧涂覆含有锂盐、陶瓷粉和离子液体的复合固态电解质，这些有机‑无机材料可以打乱聚环氧乙烷聚合物的排列有序度，从而抑制聚环氧乙烷聚合物再结晶，使聚环氧乙烷聚合物传输锂离子的效率更高，进而增强离子电导率，拓宽电化学窗口；此外，隔膜还可以增强聚环氧乙烷聚合物的机械性能。
Description
技术领域
本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种夹层结构固态电解质及其制备方法和应用、固态锂离子电池。
背景技术
锂离子电池的迅速发展引起了世界范围内的能源革命。锂离子电池不断提高的电化学性能极大推动了电动汽车及大型储能电站的蓬勃发展。然而，伴随能量密度升高，锂电池起火爆炸事故增多，其安全性问题更为凸显。在此背景下，由于固态电池具有热-电化学性能稳定、高的安全性能和优秀的循环性能等特点，被认为是最有可能取代传统锂电池的下一代电池技术之一。目前已经提出并研究了各种固体电解质来制备可充电固态锂金属电池，例如无机固体电解质、聚合物电解质、无机-聚合物复合固体电解质或凝胶聚合物电解质等。其中，聚合物固态电解质是最有可能实现商业化的固体电解质。
为了进一步优化固态金属锂电池的电化学性能和安全性能，需要在工作温度、安全性、离子电导率、迁移数和机械性能方面对聚合物基电解质进一步进行基础研究和开发。与其他新兴的锂离子导电聚合物电解质相比，聚环氧乙烷基聚合物电解质被视为具有竞争力的候选者。然而，由于环氧乙烷基聚合物电解质是纯聚合物电解质，机械性能较差，而且该纯聚合物电解质在导锂过程中会自发按有序结构排列，重新结晶，从而导致其室温离子电导率低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种夹层结构固态电解质及其制备方法和应用、固态锂离子电池，本发明提供的夹层结构固态电解质具有较高的室温离子电导率和机械强度。
为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供了一种夹层结构固态电解质，包括锂电池隔膜和分别涂覆于所述锂电池隔膜两侧表面的第一复合固态电解质和第二复合固态电解质；；所述第一复合固态电解质和第二复合固态电解质的制备原料独立包括聚环氧乙烷、陶瓷粉、离子液体、锂盐和光引发剂。
优选的，所述聚环氧乙烷、陶瓷粉、离子液体、锂盐和光引发剂的质量比为(20～90):(5～15):(10～60):(10～50):(0.5～2)。
优选的，所述锂电池隔膜包括聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜、陶瓷隔膜或纤维素隔膜。
优选的，所述聚环氧乙烷的重均分子量为10～700万。
优选的，所述陶瓷粉的组成包括磷酸钛铝锂、锂镧锆氧、锂镧钛氧、锂铝氧、掺杂锂镧锆氧、锂锗磷硫和锂磷硫中的一种或几种。
优选的，所述离子液体为咪唑类离子液体或吡咯烷类离子液体。
优选的，所述锂盐包括高氯酸锂、六氟砷酸锂、六氟磷酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、三氟甲基磺酸锂和二草酸硼酸锂中的一种或几种；所述光引发剂包括夺氢型光引发剂。
本发明还提供了上述技术方案所述夹层结构固态电解质的制备方法，包括以下步骤：
将聚环氧乙烷、陶瓷粉、离子液体、锂盐、光引发剂和有机溶剂混合，将所得浆料涂覆在锂电池隔膜的两侧表面，干燥，得到夹层结构薄膜；
将所述夹层结构薄膜依次进行热压和紫外交联反应，得到夹层结构固态电解质。
本发明还提供了上述技术方案所述夹层结构固态电解质或上述技术方案所述制备方法制备的夹层结构固态电解质在固态锂离子电池中的应用。
本发明还提供了一种固态锂离子电池，包括依次层叠的正极、夹层结构固态电解质和负极；
所述夹层结构固态电解质为上述技术方案所述夹层结构固态电解质或上述技术方案所述制备方法制备的夹层结构固态电解质。
本发明提供了一种夹层结构固态电解质，包括锂电池隔膜和分别涂覆于所述锂电池隔膜两侧表面的第一复合固态电解质和第二复合固态电解质；所述第一复合固态电解质和第二复合固态电解质的制备原料独立包括聚环氧乙烷、陶瓷粉、离子液体、锂盐和光引发剂。本发明提供的夹层结构固态电解质将用于液态锂离子电池的隔膜用于固态电解质，以锂电池隔膜作为支撑，锂电池隔膜结构中存在排列均匀的孔隙，可以调节锂通量，使锂离子有序通过，从而促进锂离子在负极均匀沉积，进而抑制锂枝晶的生长，提供良好的界面兼容性，较低的界面阻抗和极化电压、高稳定的循环效率，从而提高固态电解质的电化学稳定性；锂电池隔膜两侧涂覆含有锂盐、陶瓷粉和离子液体的复合固态电解质，这些有机-无机材料能够打乱聚环氧乙烷聚合物的排列有序度，从而抑制聚环氧乙烷聚合物再结晶，使聚环氧乙烷聚合物传输锂离子的效率更高，进而增强离子电导率，拓宽电化学窗口；此外，锂电池隔膜还可以增强聚环氧乙烷聚合物电解质的机械性能。
此外，采用本发明提供的夹层结构固态电解质组装的固态锂离子电池具有稳定的循环性能、高的容量利用率和安全性能。
附图说明
图1为本发明实例1中的夹层结构固态电解质的SEM截面图；
图2为本发明实例2中的夹层结构固态电解质组装的全电池的阻抗图；
图3为本发明实例3中的夹层结构固态电解质组装的扣式电池在0.1C、0.2C、0.5C、1C、2C倍率下的循环性能图；
图4为本发明实例4中的夹层结构固态电解质组装的扣式电池在0.1C倍率下的循环性能图；
图5为本发明实例4中的夹层结构固态电解质组装的扣式电池在0.1C倍率下的比容量-效率图；
图6为本发明对比例1中的夹层结构固态电解质组装的扣式电池在0.1C倍率下的比容量-效率图。
具体实施方式
本发明提供了一种夹层结构固态电解质，包括锂电池隔膜和分别涂覆于所述锂电池隔膜两侧表面的第一复合固态电解质和第二复合固态电解质；所述第一复合固态电解质和第二复合固态电解质的制备原料独立包括聚环氧乙烷、陶瓷粉、离子液体、锂盐和光引发剂。
如无特殊说明，本发明对所用原料的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的市售商品即可。
本发明提供的夹层结构固态电解质包括锂电池隔膜。在本发明中，所述锂电池隔膜优选包括聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜、陶瓷隔膜或纤维素隔膜，更优选为聚乙烯隔膜；所述锂电池隔膜的厚度优选为10～40μm，更优选为10～30μm。本发明对所述锂电池隔膜的来源没有特殊限定，根据需要选择市售锂电池隔膜即可。
本发明提供的夹层结构固态电解质包括分别涂覆于所述锂电池隔膜两侧表面的第一复合固态电解质和第二复合固态电解质。
在本发明中，所述第一复合固态电解质和第二复合固态电解质的制备原料独立包括聚环氧乙烷、陶瓷粉、离子液体、锂盐和光引发剂。
在本发明中，所述聚环氧乙烷的重均分子量优选为10～700万，更优选为100～500万；所述陶瓷粉的组成优选包括磷酸钛铝锂、锂镧锆氧、锂镧钛氧、锂铝氧、掺杂锂镧锆氧、锂锗磷硫和锂磷硫中的一种或几种，更优选为Li1+xAlxTi2-x(PO4)3,0＜x≤0.5(LATP)、Li7La3Zr2O12(LLZO)、LiyLa2/3-yTiO3,0.04＜y≤0.16(LLTO)、LiAlO2(LAO)、Li7-zLa3Zr2-zMzO12,M＝Ta,Nb,0.25＜z＜2(LLZMO)、Li7+aGeaP3-aS11,0.5＜a＜3(LGPS)和bLi2S·(100-b)P2S5,25＜b＜75(LPS)中的一种或几种，最优选为Li1+xAlxTi2-x(PO4)3,0＜x≤0.5(LATP)、Li7La3Zr2O12(LLZO)、LiyLa2/3-yTiO3,0.04＜y≤0.16(LLTO)、LiAlO2(LAO)、Li7-zLa3Zr2-zMzO12,M＝Ta,Nb,0.25＜z＜2(LLZMO)、Li7+aGeaP3-aS11,0.5＜a＜3(LGPS)或bLi2S·(100-b)P2S5,25＜b＜75(LPS)；当所述陶瓷粉为上述几种时，本发明对不同种类陶瓷粉的配比没有特殊限定，任意配比即可。
在本发明中，所述离子液体优选为咪唑类离子液体或吡咯烷类离子液体，更优选为咪唑类离子液体；所述咪唑类离子液体优选为1-乙基-3甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺(EMIM-TFSI)或1-乙基-3-甲基咪唑四硼酸酯(EMIM-BF4)，更优选为1-乙基-3甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺(EMIM-TFSI)；所述吡咯烷类离子液体优选为1-正丁基-1-甲基吡咯烷双(三氟甲烷磺酰)亚胺(Pyr14-TFSI)。
在本发明中，所述锂盐优选包括高氯酸锂(LiClO4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、六氟磷酸锂(LiPF6)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)、四氟硼酸锂(LiBF4)、三氟甲基磺酸锂(LiCF3SO3)和二草酸硼酸锂(LiBOB)中的一种或几种，更优选为二草酸硼酸锂和/或双三氟甲烷磺酰亚胺锂；当所述锂盐为上述几种时，本发明对不同种类锂盐的配比没有特殊限定，任意配比即可。
在本发明中，所述光引发剂优选包括夺氢型光引发剂；所述夺氢型光引发剂优选包括二苯甲酮衍生物，更优选为二苯甲酮或米蚩酮，最优选为二苯甲酮。
在本发明中，所述聚环氧乙烷、陶瓷粉、离子液体、锂盐和光引发剂的质量比优选为(20～90):(5～15):(10～60):(10～50):(0.5～2)，更优选为(30～70):(5～10):(20～30):(10～30):(0.5～2)。
在本发明中，所述夹层结构固态电解质的厚度优选为50～200μm，更优选为50～100μm。
本发明还提供了上述技术方案所述夹层结构固态电解质的制备方法，包括以下步骤：
将聚环氧乙烷、陶瓷粉、离子液体、锂盐、光引发剂和有机溶剂混合，将所得浆料涂覆在锂电池隔膜的两侧表面，干燥，得到夹层结构薄膜；
将所述夹层结构薄膜依次进行热压和紫外交联反应，得到夹层结构固态电解质。
本发明将聚环氧乙烷、陶瓷粉、离子液体、锂盐、光引发剂和有机溶剂混合。在本发明中，所述有机溶剂优选包括无水乙腈、二甲基甲酰胺和丙酮的一种或几种，更优选为无水乙腈；当所述有机溶剂为上述几种时，本发明对不同种类有机溶剂的配比没有特殊限定，任意配比即可；所述聚环氧乙烷的质量和有机溶剂的体积之比优选为1g:(20～40)mL，更优选为1g:30mL。
在本发明中，所述聚环氧乙烷、陶瓷粉、离子液体、锂盐、光引发剂和有机溶剂的混合过程优选为将陶瓷粉、离子液体、锂盐和光引发剂分散于有机溶剂中，然后加入聚环氧乙烷进行搅拌，得到浆料。
在本发明中，所述分散的温度优选为25～60℃，更优选为30～40℃；所述分散的时间优选为1～5h，更优选为2h；所述分散的方式优选为搅拌；本发明对所述搅拌的速率没有特殊限定，采用本领域熟知的搅拌的速率使物料混合均匀即可。
在本发明中，所述搅拌的温度优选为25～60℃，更优选为30～40℃；所述搅拌的时间优选为12～24h，更优选为24h；本发明对所述搅拌的速率没有特殊限定，采用本领域熟知的搅拌的速率使物料混合均匀即可。
混合完成后，本发明将混合所得浆料涂覆在锂电池隔膜的两侧表面，干燥，得到夹层结构薄膜。
本发明对所述涂覆的过程没有特殊限定个，采用本领域熟知的涂覆过程使所述混合所得浆料均匀涂覆在锂电池隔膜的两侧表面即可。
在本发明中，所述干燥优选包括依次进行的常压干燥和减压干燥；所述常压干燥的设备优选为常温干燥箱；所述常压干燥的时间优选为4～6h，更优选为6h；所述减压干燥的设备优选为真空干燥箱；所述减压干燥的压强优选为-0.8～-1MP，更优选为-1MPa；所述减压干燥的温度优选为60～80℃，更优选为60℃；所述减压干燥的时间优选为12～24h，更优选为12h。
在本发明中，所述夹层结构薄膜的厚度优选为50～200μm，更优选为50～100μm。
本发明通过干燥完全去除夹层结构薄膜制备过程中使用的有机溶剂。
得到夹层结构薄膜后，本发明将所述夹层结构薄膜进行热压。
在本发明中，所述热压的温度优选为60～80℃，更优选为60～70℃，本发明对所述热压的过程没有特殊限定，采用本领域熟知的热压过程即可。
热压完成后，本发明将所述热压完成后的夹层结构薄膜进行紫外交联反应，得到夹层结构固态电解质。
在本发明中，所述紫外交联反应优选在紫外辐射下进行；所述紫外辐射的产生设备优选为紫外灯；所述紫外灯的功率优选为350～500W，更优选为500W；所述紫外交联反应的时间优选为3～5min，更优选为5min；所述紫外交联反应的过程优选为在所述夹层结构薄膜的两侧分别进行紫外辐射。
在本发明的实施例中，所述光引发剂具体优选为二苯甲酮，所述紫外交联反应过程如下式所示：
(1)
(2)
本发明还提供了上述技术方案所述夹层结构固态电解质或上述技术方案所述制备方法制备的夹层结构固态电解质在固态锂离子电池中的应用。
本发明还提供了一种固态锂离子电池，包括依次重叠的正极、夹层结构固态电解质和负极；
所述夹层结构固态电解质为上述技术方案所述夹层结构固态电解质或上述技术方案所述制备方法制备的夹层结构固态电解质。
在本发明中，所述正极优选包括正极集流体、正极活性材料、导电剂、粘结剂和离子传输材料；所述正极活性材料优选包括层状锂金属氧化物、尖晶石结构材料、聚阴离子结构材料和富锂锰基固溶体材料中的一种或几种，更优选为层状锂金属氧化物；当正极活性材料为上述几种时，本发明对不同种类正极活性材料的配比没有特殊限定，任意配比即可；所述层状锂金属氧化物优选包括LiMO2,M＝Ni、Mn、Co、LiNixMnyCozO2,x+y+z＝1,x≥0.6(NMC)和LiNi0.8Co0.15Al0.05O2(NCA)中的一种或几种，更优选为LiNixMnyCozO2,x+y+z＝1,x≥0.6(NMC)；当层状锂金属氧化物为上述几种时，本发明对不同种类层状锂金属氧化物的配比没有特殊限定，任意配比即可；所述尖晶石结构材料优选为LiMn2O4；所述聚阴离子结构材料优选包括磷酸铁锂(LiFePO4)、磷酸钴锂(LiCoPO4)和硅酸铁锂(Li2FeSiO4)中一种或几种，更优选为磷酸铁锂(LiFePO4)；当尖晶石结构材料为上述几种时，本发明对不同种类尖晶石结构材料的配比没有特殊限定，任意配比均可；所述富锂锰基固溶体材料优选为xLi2MnO3·(1-x)LiMnyM1-yO2,M＝Ni、Co,x＝0～1,y＝0～1；所述负极优选为锂金属。
本发明对所述固态锂离子电池的制备方法没有特殊限定，采用本领域熟知的制备方法即可。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
夹层结构固态电解质的原料为PE隔膜、质量比为44.5:5:30:20:0.5的聚环氧乙烷(PEO)(重均分子量为100万)、磷酸钛铝锂(LATP)(Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3、1-乙基-3甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺(EMIM-TFSI)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)和二苯甲酮(BP)；
上述夹层结构固态电解质的制备方法，包括如下步骤：
将0.05g磷酸钛铝锂(LATP)、0.3g1-乙基-3甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺(EMIM-TFSI)、0.2g双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)和0.005g二苯甲酮(BP)分散在无水乙腈中，在30℃下搅拌2h后，加入0.445g聚环氧乙烷(其质量与无水乙腈的体积之比为1g:30mL)，在30℃下搅拌24h，得到浆料；
将所述浆料均匀涂覆在PE隔膜(厚度为10μm)的两侧，放在常温干燥器中干燥6h后，再放在60℃真空干燥箱中以-1MPa减压干燥12h，得到夹层结构薄膜；将夹层结构薄膜在60℃下进行热压，然后用500W的紫外灯对夹层结构薄膜的两侧进行光照5min，得到夹层结构固态电解质。
实施例2
夹层结构固态电解质的原料为PE隔膜、质量比为54.5:10:20:15:0.5的聚环氧乙烷(PEO)(重均分子量为500万)、锂镧锆氧(Li7La3Zr2O12，LLZO)、1-乙基-3-甲基咪唑四硼酸酯(EMIM-BF4)、二草酸硼酸锂(LiBOB)和二苯甲酮(BP)；
上述夹层结构固态电解质的制备方法，包括如下步骤：
将0.1g锂镧锆氧(LLZO)、0.2g1-乙基-3-甲基咪唑四硼酸酯(EMIM-BF4)、0.15g二草酸硼酸锂(LiBOB)和0.005g二苯甲酮(BP)分散在无水乙腈中，在30℃下搅拌2h后，加入0.545g聚环氧乙烷(其质量与无水乙腈的体积之比为1g:30mL)，在30℃下搅拌24h，得到浆料；
将所述浆料均匀涂覆在PE隔膜(厚度为10μm)的两侧，放在常温干燥器中干燥6h后，再放在60℃真空干燥箱中以-1MPa减压干燥12h，得到夹层结构薄膜；将夹层结构薄膜在60℃下进行热压，然后用500W的紫外灯对夹层结构薄膜的两侧进行光照5min，得到夹层结构固态电解质。
实施例3
夹层结构固态电解质的原料为PE隔膜、质量比为38:10:25:25:2的聚环氧乙烷(PEO)(重均分子量为100万)、磷酸钛铝锂(LATP)(Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3、1-乙基-3甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺(EMIM-TFSI)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)和二苯甲酮(BP)；
上述夹层结构固态电解质的制备方法，包括如下步骤：
将0.1g磷酸钛铝锂(LATP)、0.25g1-乙基-3甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺(EMIM-TFSI)、0.25g双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)和0.02g二苯甲酮(BP)分散在无水乙腈中，在30℃下搅拌2h后，加入0.38g聚环氧乙烷(其质量与无水乙腈的体积之比为1g:30mL)，在30℃下搅拌24h，得到浆料；
将所述浆料均匀涂覆在单面涂覆氧化铝的PE隔膜(厚度为10μm)的两侧，放在常温干燥器中干燥6h后，再放在60℃真空干燥箱中以-1MPa减压干燥12h，得到夹层结构薄膜；将夹层结构薄膜在60℃下进行热压，然后用500W的紫外灯对夹层结构薄膜的两侧进行光照5min，得到夹层结构固态电解质(50μm)。
实施例4
夹层结构固态电解质的原料为PE隔膜、质量比为59:10:20:10:1的聚环氧乙烷(PEO)(重均分子量为400万)、磷酸钛铝锂(LATP)(Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3、1-乙基-3甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺(EMIM-TFSI)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)和二苯甲酮(BP)；
上述夹层结构固态电解质的制备方法，包括如下步骤：
将0.1g磷酸钛铝锂(LATP)、0.2g1-乙基-3甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺(EMIM-TFSI)、0.1g双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)和0.01g二苯甲酮(BP)分散在无水乙腈中，在30℃下搅拌2h后，加入0.59g聚环氧乙烷(其质量与无水乙腈的体积之比为1g:30mL)，在30℃下搅拌24h，得到浆料；
将所述浆料均匀涂覆在PE隔膜(厚度为10μm)的两侧，放在常温干燥器中干燥6h后，再放在60℃真空干燥箱中以-1MPa减压干燥12h，得到夹层结构薄膜；将夹层结构薄膜在60℃下进行热压，然后用500W的紫外灯对夹层结构薄膜的两侧进行光照5min，得到夹层结构固态电解质。
对比例1
与实施例4的区别在于，不添加磷酸钛铝锂(LATP)、1-乙基-3甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺(EMIM-TFSI)以及二苯甲酮(BP)，不进行紫外交联反应，其余内容均与实施例4一致。
性能测试
(1)对实施例1中的夹层结构固态电解质的界面进行扫面电镜测试，其结果如图1所示。
由图1的扫描电镜切面图可知，无机材料和材料有机复合形成的浆料均匀地涂覆在PE隔膜的两侧，且与PE隔膜紧密连接，形成夹层结构。此外，从图1可知PE隔膜的厚度约为28.5μm，两侧的固态电解质厚度经过测量分别是21.4μm和8.5μm，可分别对应于电池的负极和正极。
(2)将实施例2中的夹层结构固态电解质夹在两个不锈钢中间，制作成阻塞电极进行交流阻抗测试，其结果如图2所示。
由图2可知，实施例2中的夹层结构固态电解质的室温电阻为125欧姆。
(3)电池性能的表征
将活性材料磷酸铁锂、导电炭黑、粘结剂聚偏氟乙烯按质量比8:1:1混合，添加N-甲基吡咯烷酮溶剂搅拌至均匀浆料，将其均匀涂布到铝箔上，120℃干燥12h后裁成13mm电极片，放置于120℃的真空箱干燥24h，得到正极，以金属锂为负极，与实施例3中的夹层结构固态电解质组装磷酸铁锂/锂金属扣式电池，用NEWARE电池程控测试仪测试该扣式电池的充放电曲线以及循环性能，结果如图3所示。
由图3可知，采用夹层结构固态电解质组装的磷酸铁锂/锂金属电池在常温，0.1C、0.2C、0.5C、1C、2C倍率下的长循环性能稳定，其容量分别为163mAh/g、163mAh/g、153mAh/g、136mAh/g和104mAh/g，当倍率调整为0.1C时，其容量恢复到163mAh/g。
(4)将活性材料锂镊钴锰(NMC 811)、导电炭黑、粘结剂聚偏氟乙烯按质量比8:1:1混合，添加N-甲基吡咯烷酮溶剂搅拌至均匀浆料，将其均匀涂布到铝箔上，120℃干燥12h后裁成13mm电极片，放置于120℃的真空箱干燥24h，得到正极，以金属锂为负极，与实施例4中的夹层结构固态电解质组装NMC 811/锂金属扣式电池，用NEWARE电池程控测试仪测试该扣式电池的充放电曲线以及循环与容量的关系，其在0.1C倍率下的循环性能结果如图4所示，在0.1C倍率下的比容量-效率结果如图5所示。
由图4及图5可知，采用夹层结构固态电解质组装的NMC 811/锂金属电池在常温，0.1C下的容量可达165mAh/g，循环55圈后其容量保持率仍然有155mAh/g。
(5)将活性材料锂镊钴锰(NMC 811)、导电炭黑、粘结剂聚偏氟乙烯按质量比8:1:1混合，添加N-甲基吡咯烷酮溶剂搅拌至均匀浆料，将其均匀涂布到铝箔上，120℃干燥12h后裁成13mm电极片，放置于120℃的真空箱干燥24h，得到正极，以金属锂为负极，与对比例1中的夹层结构固态电解质组装NMC 811/锂金属扣式电池，用NEWARE电池程控测试仪测试该扣式电池的充放电曲线以及循环与容量的关系，结果如图6所示。
由图6可知，使用常规配比的固态电解质组装的NMC 811/锂金属电池在常温0.1C下容量衰减很快，不能适配高压正极。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。
Claims (10)
1.一种夹层结构固态电解质，其特征在于，包括锂电池隔膜和分别涂覆于所述锂电池隔膜两侧表面的第一复合固态电解质和第二复合固态电解质；所述第一复合固态电解质和第二复合固态电解质的制备原料独立包括聚环氧乙烷、陶瓷粉、离子液体、锂盐和光引发剂。
2.根据权利要求1所述的夹层结构固态电解质，其特征在于，所述聚环氧乙烷、陶瓷粉、离子液体、锂盐和光引发剂的质量比为(20～90):(5～15):(10～60):(10～50):(0.5～2)。
3.根据权利要求1所述的夹层结构固态电解质，其特征在于，所述锂电池隔膜包括聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜、陶瓷隔膜或纤维素隔膜。
4.根据权利要求1或2所述的夹层结构固态电解质，其特征在于，所述聚环氧乙烷的重均分子量为10～700万。
5.根据权利要求1或2所述的夹层结构固态电解质，其特征在于，所述陶瓷粉的组成包括磷酸钛铝锂、锂镧锆氧、锂镧钛氧、锂铝氧、掺杂锂镧锆氧、锂锗磷硫和锂磷硫中的一种或几种。
6.根据权利要求1或2所述的夹层结构固态电解质，其特征在于，所述离子液体为咪唑类离子液体或吡咯烷类离子液体。
7.根据权利要求1或2所述的夹层结构固态电解质，其特征在于，所述锂盐包括高氯酸锂、六氟砷酸锂、六氟磷酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、三氟甲基磺酸锂和二草酸硼酸锂中的一种或几种；所述光引发剂包括夺氢型光引发剂。
8.权利要求1～7任一项所述夹层结构固态电解质的制备方法，包括以下步骤：
将聚环氧乙烷、陶瓷粉、离子液体、锂盐、光引发剂和有机溶剂混合，将所得浆料涂覆在锂电池隔膜的两侧表面，干燥，得到夹层结构薄膜；
将所述夹层结构薄膜依次进行热压和紫外交联反应，得到夹层结构固态电解质。
9.权利要求1～7任一项所述夹层结构固态电解质或权利要求8所述制备方法制备的夹层结构固态电解质在固态锂离子电池中的应用。
10.一种固态锂离子电池，其特征在于，包括依次层叠的正极、夹层结构固态电解质和负极；
所述夹层结构固态电解质为权利要求1～7任一项所述夹层结构固态电解质或权利要求8所述制备方法制备的夹层结构固态电解质。
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