【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及固態電解質，尤其涉及一種固態電解質、包括該電解質的固態電池。
技術介紹
1、相比傳統使用電解液型的鋰離子電池，全固態鋰電池由于使用固態電解質取代了電解液和隔膜，可以有效地避免電池因漏液、擠壓、刺穿引起的熱失控問題，提高了電池的安全性能。因此，全固態鋰電池引起了新能源汽車領域較大的關注。
2、固態電解質的制備是全固態鋰離子電池的關鍵技術之一，前人對此作出了較多的研究。例如，申請號為2019102099847的專利公開了一種全固態復合型聚合物固體電解質及其制備方法，所用固體電解質基體由聚氧化乙烯與聚全氟己基乙基甲基丙烯酸酯共混而成，具有電化學窗口寬、離子電導率高、穩定性能和機械性能好等特點。但該專利需要采用聚全氟己基乙基甲基丙烯酸酯作為基體材料，其制備過程較為復雜，成本較高，不適宜大規模生產。
3、無機固態電解質因其較高的電導率在全固態鋰電池中的應用展現出了諸多優勢，如其能適配高壓正極，但無機固態電解質質地硬且脆，其與電極接觸界面阻抗較大。如何降低無機固態電解質的界面電阻成了本領域亟待解決的問題。
技術實現思路
1、為了降低無機固態電解質的界面阻抗，本專利技術提供了一種固態電解質、包括該電解質的固態電池。本專利技術在傳統的無機固態電解質中添加適當重量份的導電鹽、含氮芳香族共聚物，尤其是latp，可以避免其內部鋰枝晶的生成，所述含氮芳香族共聚物由第一聚合物和第二聚合物共聚得到，第一聚合物選自芳香族聚酰胺，第二聚合物選自聚乙烯醇、聚環氧乙烷、聚(n-乙
2、本專利技術的具體技術方案為：
3、第一方面，本專利技術提供了一種固態電解質，包括以下重量份的組分：20～60份無機固態電解質、1～40份導電鹽、0.5～45份含氮芳香族共聚物；
4、其中：
5、所述無機固態電解質選自鋰鑭鋯氧、鋰鋁鈦磷、鋰鑭鈦氧和鋰鋁鍺磷中的至少一種；
6、所述含氮芳香族共聚物由第一聚合物和第二聚合物共聚得到，第一聚合物選自芳香族聚酰胺，第二聚合物選自聚乙烯醇、聚環氧乙烷、聚(n-乙烯基咔唑)、聚乙烯基吡咯烷酮、聚(2-乙烯基吡啶)、聚(4-乙烯基吡啶)、聚丙烯腈中的至少一種。
7、傳統無機固態電解質存在與電極接觸阻抗大的問題。本專利技術通過在傳統無機固態電解質中添加適當重量份的導電鹽、含氮芳香族共聚物，增加固態電解質制品與電極材料的界面相容性，并由于含氮芳香族共聚物的添加，賦予本專利技術固態電解質彈性，避免固態電解質因電池使用過程中電極活性材料的體積變化而導致的界面失配問題。從而，由本專利技術提供的固態電解質制備得到的電池具有離子電導率高、循環壽命長的優異性能。
8、在本專利技術固態電解質中，要點之一在于，以20～60份無機固態電解質計，添加的導電鹽、含氮芳香族共聚物的質量需要為1～40份導電鹽、0.5～45份含氮芳香族共聚物。其中，所述無機固態電解質選自鋰鑭鋯氧、鋰鋁鈦磷、鋰鑭鈦氧和鋰鋁鍺磷，在上述傳統的無機固態電解質中添加適當重量份的導電鹽、含氮芳香族共聚物，尤其是latp，可以避免其內部鋰枝晶的生成。所述含氮芳香族共聚物由第一聚合物和第二聚合物共聚得到，第一聚合物選自芳香族聚酰胺，第二聚合物選自聚乙烯醇、聚環氧乙烷、聚(n-乙烯基咔唑)、聚乙烯基吡咯烷酮、聚(2-乙烯基吡啶)、聚(4-乙烯基吡啶)、聚丙烯腈。通過引入上述芳香類結構的官能團，使鋰鹽中的陰離子與聚合物網絡形成共價鍵，固定陰離子，從而實現純鋰離子傳導。同時，含氮芳香族共聚物與鋰離子之間的相互作用力較弱，有助于鋰離子在其中的遷移，從而提高離子電導率。含氮芳香族共聚物由第一聚合物和第二聚合物共聚得到，可以與無機固態電解質有更好的熱壓成型效果，有效提高固態電解質制品的彈性，從而使得制品形成離子電導率高、循環壽命長的優勢。
9、作為上述固態電解質的優選，所述芳香族聚酰胺選自聚對苯二甲酰對苯二胺和聚間苯二甲酰間苯二胺中的至少一種。
10、作為上述固態電解質的優選，所述第一聚合物和第二聚合物的質量比為2～7:1。
11、作為上述固態電解質的優選，所述導電鹽選自litfsi、liclo4和lipf6中的至少一種。
12、進一步優選，導電鹽為litfsi。當導電鹽為litfsi，其與傳統無機固態電解質latp、含氮芳香族共聚物混合、熱壓成型，并經低溫等離子體處理，其相比于其他導電鹽，離子電導率更高、循環壽命更優。而其他導電鹽，與傳統無機固態電解質latp、含氮芳香族共聚物混合、熱壓成型，經低溫等離子體處理后，其離子電導率及循環壽命并未明顯提升。由此可知，低溫等離子體處理使litfsi在固態電解質制品中發揮作用。
13、第二方面，本專利技術提供了如上述的固態電解質的制備方法，包括以下步驟：
14、(1)將無機固態電解質、導電鹽、含氮芳香族共聚物混合均勻，熱壓成型；
15、(2)將成型后的固態電解質進行低溫等離子處理，所述低溫等離子處理的氣體為氧氣、氨氣、氮氣的混合氣體；
16、(3)對低溫等離子處理后的固態電解質進行清洗。
17、針對本專利技術提供的固態電解質，本專利技術還提供了包括上述步驟(1)～(3)的制備方法。本制備方法將無機固態電解質、導電鹽、含氮芳香族共聚物混合均勻，熱壓成型后，再放入低溫等離子處理機中，通過等離子氣體處理固態電解質，摻雜氧、氮元素，可以使得固態電解質更難以生成枝晶，延長循環壽命。同時，利用氧、氨、氮離子修飾固態電解質表面，可以提高固態電解質與電極材料的相容性，降低界面阻抗。
18、作為上述制備方法的優選，熱壓的溫度為60～130℃。
19、作為上述制備方法的優選，氧氣、氨氣、氮氣的體積比為3～5:1～4:2。
20、第三方面，本專利技術提供了上述固態電解質在制備全固態電池中的應用。
21、第四方面，本專利技術提供了一種固態電解質膜，其采用上述固態電解質制備而成。
22、第五方面，本專利技術提供了一種全固態電池，其包括上述固態電解質。
23、與現有技術相比，本專利技術具有以下技術效果：
24、(1)本專利技術提供的固態電解質，通過在傳統無機固態電解質中添加適當重量份的導電鹽、含氮芳香族共聚物，增加固態電解質制品與電極材料的界面相容性，并由于含氮芳香族共聚物的添加，賦予本專利技術固態電解質彈性，避免固態電解質因電池使用過程中電極活性材料的體積變化而導致的界面失配問題。從而，由本專利技術提供的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種固態電解質，其特征在于：包括以下重量份的組分：
2.如權利要求1所述的一種固態電解質，其特征在于：所述芳香族聚酰胺選自聚對苯二甲酰對苯二胺和聚間苯二甲酰間苯二胺中的至少一種。
3.如權利要求1或2所述的一種固態電解質，其特征在于：所述第一聚合物和第二聚合物的質量比為2～7:1。
4.如權利要求1所述的一種固態電解質，其特征在于：所述導電鹽選自LiTFSI、LiClO4和LiPF6中的至少一種。
5.如權利要求1所述的固態電解質的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
6.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于：熱壓的溫度為60～130℃。
7.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于：氧氣、氨氣、氮氣的體積比為3～5:1～4:2。
8.如權利要求1～4任一項所述的固態電解質在制備全固態電池中的應用。
9.一種固態電解質膜，其特征在于：其采用權利要求1～4任一項所述的固態電解質制備而成。
10.一種全固態電池，其特征在于：其包括權利要求1～4任一項所述的固態電解質。>...
【技術特征摘要】
1.一種固態電解質，其特征在于：包括以下重量份的組分：
2.如權利要求1所述的一種固態電解質，其特征在于：所述芳香族聚酰胺選自聚對苯二甲酰對苯二胺和聚間苯二甲酰間苯二胺中的至少一種。
3.如權利要求1或2所述的一種固態電解質，其特征在于：所述第一聚合物和第二聚合物的質量比為2～7:1。
4.如權利要求1所述的一種固態電解質，其特征在于：所述導電鹽選自litfsi、liclo4和lipf6中的至少一種。
5.如權利要求1所述的固態電解質的制備方...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳霖，遲永堂，
申請(專利權)人：深圳欣界能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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