【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鋰離子電池，尤其是涉及一種復合固體電解質膜的制備方法及固態電池。
技術介紹
1、鋰離子電池目前是電池市場的主流產品，通常采用的是液體電解質，發展至今使用液體電解質的鋰離子電池能量密度、安全性能難以再大幅提升。與常規液體電解質相比，固體電解質具有多方面的技術優勢，包括具有高安全性、高電化學穩定性、良好的熱穩定性和高機械穩定性抑制鋰枝晶及電解液泄露等，因此，固體電解質作為固態鋰離子電池的核心部件，對于提高電池的安全性、能量密度和循環壽命具有關鍵作用。但是固體電解質的產業化過程仍然面臨諸多問題，例如室溫下固體電解質電導率不高，固體電解質與正負極界面不穩定等。因此，為了克服固體電解質面臨的挑戰，復合固體電解質的研究正朝著提高離子傳導率、增強機械強度、改善界面穩定性和拓寬電化學窗口等方向發展，以滿足全固態電池的商業化需求。針對以上技術需求，本申請提出了一種復合固體電解質膜的制備方法及固態電池，能夠有效提高離子傳導率、增強機械性能并改善界面穩定性。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種復合固體電解質膜的制備方法及固態電池，能夠有效提高離子傳導率、增強機械性能并改善界面穩定性。
2、本專利技術解決上述技術問題所采用的技術方案為：
3、一種復合固體電解質膜的制備方法，包括以下步驟：
4、s1、制備介晶銳鈦礦型二氧化鈦粉末；
5、s2、使用介晶銳鈦礦型二氧化鈦粉末制備復合固體電解質膜：
6、將介晶銳鈦礦型二氧化鈦粉末
7、作為優選，所述步驟s1中制備得到的介晶銳鈦礦型二氧化鈦粉末，包括單純的二氧化鈦及其摻雜改性衍生物，摻雜改性衍生物包括氮摻雜、碳摻雜、硫摻雜、金屬和氧化物改性中的至少一種。
8、作為優選，所述鋰鹽為雙乙二酸硼酸鋰libob、六氟磷酸鋰lipf6、雙氟磺酰亞胺鋰lifsi、雙三氟甲基磺酸亞酰胺鋰litfsi中的一種或多種。
9、作為優選，所述硫化物固體電解質與極性溶劑的質量比為10-20：30-45。
10、作為優選，所述步驟s2中的聚合物固體電解質為聚乙烯氧化物(peo)、聚乙烯醇(peg)、聚丙烯(pp)、聚丙烯酸酯(pba)、聚碳酸酯(pce)、聚丙烯(pan)、聚三亞甲基碳酸酯(ptmc)、聚氯乙烯(pvc)、聚酰胺(pa)、聚偏二氟乙烯(pvdf)中的至少一種。
11、作為優選，所述步驟s2中的硫化物固體電解質為二元硫化物電解質和/或三元硫化物固態電解質。
12、作為優選，所述步驟s2中的極性溶劑為乙腈、甲酰胺、三氟乙酸、dmso、dmf、六甲基磷酰胺、甲醇、乙酸、乙醇、異丙醇、吡啶、四甲基乙二胺、丙酮、三乙胺、正丁醇、二氧六環、四氫呋喃、甲酸甲酯中的一種。
13、作為優選，所述步驟s2中制備得到的復合固體電解質膜的厚度為50μm-400μm。
14、作為優選，制備介晶銳鈦礦型二氧化鈦粉末的具體步驟；將鈦源溶解于1mol/l-3mol/l的鹽酸溶液中，鈦源與鹽酸的體積比為1-3:4-10，在40℃-100℃下攪拌40h-60h，離心處理得到白色產物，用去離子水洗滌白色產物去除殘留的無極離子，再將白色產物在80℃-120℃下真空干燥12h-36h，最后在空氣中400℃-500℃下鍛燒12h-24h，得到介晶銳鈦礦型二氧化鈦粉末。
15、一種固態電池，其特征在于，包括復合負極片、復合正極片以及上述方法制備得到的復合固體電解質膜，所述復合固體電解質膜位于復合正極片和復合負極片之間。
16、與現有技術相比，本專利技術的優點在于：
17、介晶銳鈦礦型二氧化鈦由微小的子單元沿著相同的方向聚集在一起，從而形成的高度有序結構，有利于電子快速輸運，在原子層面上則具有更高的比表面積和更多的缺陷位點。與普通結構銳鈦礦型二氧化鈦相比，在首次循環后，介晶銳鈦礦型二氧化鈦及晶格間距得到拓寬，提供了更有效的離子通道，顯著提高了離子電導率。同時由于介晶結構具有大量孔隙，增大了與電解質的接觸面積，降低界面電阻，有利于提高電荷分離效率，改善整體電池性能。在鋰離子傳輸機制方面，介晶銳鈦礦型二氧化鈦基于高度可逆的結晶-非晶-重結晶過程，無定形相與介晶內部固有的晶粒間快速擴散網絡的相互協同作用，使得結構內部鋰離子擴散速率遠高于常規銳鈦礦二氧化鈦，并且由于脫鋰化后最終產物為化學/機械穩定性良好的li0.16tio2，材料穩定性得到了顯著改善，進一步改善了固體電解質與正負極界面穩定性。
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1.一種復合固體電解質膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種復合固體電解質膜的制備方法，其特征在于，所述步驟S1中制備得到的介晶銳鈦礦型二氧化鈦粉末，包括單純的二氧化鈦及其摻雜改性衍生物，摻雜改性衍生物包括氮摻雜、碳摻雜、硫摻雜、金屬和氧化物改性中的至少一種。
3.根據權利要求1所述的一種復合固體電解質膜的制備方法，其特征在于，所述鋰鹽為雙乙二酸硼酸鋰LiBOB、六氟磷酸鋰LiPF6、雙氟磺酰亞胺鋰LiFSI、雙三氟甲基磺酸亞酰胺鋰LITFSI中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述的一種復合固體電解質膜的制備方法，其特征在于，所述硫化物固體電解質與極性溶劑的質量比為10-20：30-45。
5.根據權利要求1所述的一種復合固體電解質膜的制備方法，其特征在于，所述步驟S2中的聚合物固體電解質為聚乙烯氧化物(PEO)、聚乙烯醇(PEG)、聚丙烯(PP)、聚丙烯酸酯(PBA)、聚碳酸酯(PCE)、聚丙烯(PAN)、聚三亞甲基碳酸酯(PTMC)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰胺(PA)、聚偏二氟乙烯(PVDF)中
6.根據權利要求1所述的一種復合固體電解質膜的制備方法，其特征在于，所述步驟S2中的硫化物固體電解質為二元硫化物電解質和/或三元硫化物固態電解質。
7.根據權利要求1所述的一種復合固體電解質膜的制備方法，其特征在于，所述步驟S2中的極性溶劑為乙腈、甲酰胺、三氟乙酸、DMSO、DMF、六甲基磷酰胺、甲醇、乙酸、乙醇、異丙醇、吡啶、四甲基乙二胺、丙酮、三乙胺、正丁醇、二氧六環、四氫呋喃、甲酸甲酯中的一種。
8.根據權利要求1所述的一種復合固體電解質膜的制備方法，其特征在于，所述步驟S2中制備得到的復合固體電解質膜的厚度為50μm-400μm。
9.根據權利要求1所述的一種復合固體電解質膜的制備方法，其特征在于，制備介晶銳鈦礦型二氧化鈦粉末的具體步驟；將鈦源溶解于1mol/L-3mol/L的鹽酸溶液中，鈦源與鹽酸的體積比為1-3:4-10，在40℃-100℃下攪拌40h-60h，離心處理得到白色產物，用去離子水洗滌白色產物去除殘留的無極離子，再將白色產物在80℃-120℃下真空干燥12h-36h，最后在空氣中400℃-500℃下鍛燒12h-24h，得到介晶銳鈦礦型二氧化鈦粉末。
10.一種固態電池，其特征在于，包括復合負極片、復合正極片以及權利要求1-9任意一項所述的方法制備得到的復合固體電解質膜，所述復合固體電解質膜位于復合正極片和復合負極片之間。
...【技術特征摘要】
1.一種復合固體電解質膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種復合固體電解質膜的制備方法，其特征在于，所述步驟s1中制備得到的介晶銳鈦礦型二氧化鈦粉末，包括單純的二氧化鈦及其摻雜改性衍生物，摻雜改性衍生物包括氮摻雜、碳摻雜、硫摻雜、金屬和氧化物改性中的至少一種。
3.根據權利要求1所述的一種復合固體電解質膜的制備方法，其特征在于，所述鋰鹽為雙乙二酸硼酸鋰libob、六氟磷酸鋰lipf6、雙氟磺酰亞胺鋰lifsi、雙三氟甲基磺酸亞酰胺鋰litfsi中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述的一種復合固體電解質膜的制備方法，其特征在于，所述硫化物固體電解質與極性溶劑的質量比為10-20：30-45。
5.根據權利要求1所述的一種復合固體電解質膜的制備方法，其特征在于，所述步驟s2中的聚合物固體電解質為聚乙烯氧化物(peo)、聚乙烯醇(peg)、聚丙烯(pp)、聚丙烯酸酯(pba)、聚碳酸酯(pce)、聚丙烯(pan)、聚三亞甲基碳酸酯(ptmc)、聚氯乙烯(pvc)、聚酰胺(pa)、聚偏二氟乙烯(pvdf)中的至少一種。
6.根據權利要求1所述的一種復合固體電解質膜的制備方法，其特征在于，所述步驟s2中的硫化物固體電...
【專利技術屬性】
技術研發人員：林久，宮嬌嬌，張永龍，余冬冬，楊亮亮，干志勇，
申請(專利權)人：浙江鋒鋰新能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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