【技術實現步驟摘要】
本申請涉及電池，尤其涉及一種基于納米結構的引發劑吸附載體制備復合固態電解質的方法。
技術介紹
1、鋰離子電池因其高能量密度和低自放電率，在數碼產品和新能源汽車等領域得到了廣泛應用。然而，目前的鋰離子電池多采用有機液態電解質，其能量密度已接近瓶頸，并且在遇到穿刺或短路等極端情況時，容易引發起火和爆炸事故。因此，設計和開發高性能電解質，以提升鋰離子電池的安全性和電化學性能，已成為迫切需求。
2、相比于傳統的有機電解液，固態電解質因其減少了電池中的可燃成分，顯著提升了電池的安全性能。然而，固-固界面的高阻抗會影響電池的離子電導率，進而導致充放電性能和倍率性能的下降。為此，采用原位固化的方式將固態電解質設置在極片表面，通過原位固化反應制備的固態電解質，可以有效改善電解質與電極的界面相容性，并簡化電池組裝工藝，降低制造成本。
3、聚合物電解質因其高柔韌性和良好加工性，有望用于構建高安全性的固態電池。然而，聚合物電解質的離子電導率和離子遷移數較低，限制了固態電池的快速充放電性能。特別是，采用溶液澆鑄法制備的電解質，會使用大量有機溶劑，導致溶劑殘留和界面接觸差等問題。為此，開發一種基于納米結構的引發劑吸附載體制備復合固態電解質的方法。
技術實現思路
1、本申請提供一種基于納米結構的引發劑吸附載體制備復合固態電解質的方法，以解決技術中固-固界面的高阻抗會影響電池的離子電導率，進而導致充放電性能和倍率性能的下降的問題，實現了可以直接提供鋰離子源，由于自帶鋰離子，plima可以
2、本申請提供一種基于納米結構的引發劑吸附載體制備復合固態電解質，復合固態電解質的制備原料組分按重量份數包括包括小分子聚合單體20-40份、引發劑1-4份、鋰鹽2-6份、無機納米結構鋰離子導體3-9份和有機溶劑10-20份。
3、優選的，所述聚合單體包括丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、丙烯腈、碳酸乙烯酯、環氧乙烷或1,3-二氧環戊烷中的任意一種或至少兩種的組合。
4、優選的，所述引發劑包括偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、偶氮異丁氰基甲酰胺、偶氮二異丁酸二甲酯、過氧化二異丙苯或過氧化二苯甲酰中的任意一種或至少兩種的組合。
5、優選的，所述鋰鹽包括六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、高氯酸鋰、雙二氟磺酰亞胺鋰、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰或雙乙二酸硼酸鋰中的任意一種或至少兩種的組合。
6、優選的，還包括添加劑1-3份，所述添加劑包括碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、亞硫酸丙烯酯、硫酸亞乙酯、氟苯或十二烷基硫酸鈉中的任意一種或至少兩種的組合。
7、優選的，所述的無機納米結構鋰離子導體的粒徑為10nm-500nm；所述的無機納米結構鋰離子導體包括li0.5la0.5tio3、硝酸鋰、氟化鋰、磷酸三鋰、鈮酸鋰中的至少一種。
8、優選的，所述有機溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、二甲氧基甲烷或乙腈中的任意一種或至少兩種的組合。
9、優選的，一種基于納米結構的引發劑吸附載體制備復合固態電解質的制備方法，包括以下步驟:
10、a、首先，將引發劑溶解于少量無水乙醇中，攪拌均勻后加入無機納米鋰離子導體li1.3al0.3ti1.7(po4)3粉末，超聲分散30-40分鐘，然后低速攪拌4-5小時，使引發劑均勻吸附在無機鋰離子導體表面；
11、b、將混合物在真空條件下干燥，去除乙醇，得到吸附有引發劑的無機鋰離子導體材料；
12、c、然后，按質量比1:10的比例將plima溶解于氯仿中，將此溶液中加入上述吸附有引發劑的無機鋰離子導體，超聲分散30-40分鐘，并低速攪拌3-4小時，以確保plima均勻包覆在無機鋰離子導體表面；
13、d、將混合物真空干燥，去除氯仿，得到表面包覆plima的無機鋰離子導體材料；
14、e、接著，將小分子聚合單體、引發劑、鋰鹽、有機溶劑，以及包覆plima的無機鋰離子導體材料在氬氣氣氛手套箱中混合，得到原位固化電解液前驅體；
15、f、將原位固化電解液前驅體注入電芯內，在-80kpa真空下靜置1分鐘，抽真空封裝后在20-35℃環境中靜置12-48h，固化時壓力為0.6-3mpa，在45-80℃下固化4-12小時，得到原位固化復合固態電解質。
16、有益效果：
17、(1)本專利技術制備方法簡單，通過在無機納米鋰離子導體表面形成一層plima包覆層，控制引發劑的釋放速度，從而提高復合電解質的電化學性能和循環性能，同時plima是一種鋰鹽化的丙烯酸聚合物，含有鋰離子，可以直接提供鋰離子源，由于自帶鋰離子，plima可以增加整體鋰離子濃度和導電性。
18、(2)本專利技術中，在納米結構的無機鋰離子導體中添加引發劑，利用納米結構的無機鋰離子導體具有高比表面積和活性表面位點，有助于引發劑的吸附和分散，在原位固化過程中，固態電解質的制備原料可以更加均勻地滲透到電池結構中，保證了固態電解質在電池內部的均勻分布，從而提高了電池的性能和穩定性；其中上述納米無機鋰離子導體材料的結構類型具體包括納米基元材料(納米顆粒、空心納米球、納米片、納米線、納米管)，納米介孔材料和分級微納材料等。plima包覆層可以有效減少無機納米鋰離子導體的團聚現象，增強其在聚合物基質中的分散性，同時plima包覆層能夠控制引發劑的釋放速度，避免引發劑的快速分解，從而提高電解質的均勻性和電化學性能。
19、(3)本專利技術中，納米結構的無機鋰離子導體具有高比表面積和活性表面位點，有助于引發劑的吸附和分散。其次，這種穩定的載體能夠保護引發劑免受外界環境的影響，如光照、氧氣、濕度等，防止引發劑在制備過程中發生緩慢分解，從而保證了引發劑的穩定性和活性。
20、(4)本專利技術中，納米無機鋰離子導體材料的納米結構提供了大量的活性表面位點，有助于引發劑與聚合物基質之間形成更多的交聯結構。這種交聯結構可以增強半固態電解質的機械性能和化學穩定性，提高電池的循環穩定性和安全性。
21、上述說明僅是本申請實施例技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本申請實施例的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本申請實施例的上述和其它目的、特征和優點能夠更明顯易懂，以下特舉本申請的具體實施方式。
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1.一種基于納米結構的引發劑吸附載體制備復合固態電解質，其特征在于，復合固態電解質的制備原料組分按重量份數包括包括小分子聚合單體20-40份、引發劑1-4份、鋰鹽2-6份、無機納米結構鋰離子導體3-9份和有機溶劑10-20份。
2.根據權利要求1所述的一種基于納米結構的引發劑吸附載體制備復合固態電解質，其特征在于，所述聚合單體包括丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、丙烯腈、碳酸乙烯酯、環氧乙烷或1,3-二氧環戊烷中的任意一種或至少兩種的組合。
3.根據權利要求1所述的一種基于納米結構的引發劑吸附載體制備復合固態電解質，其特征在于，所述引發劑包括偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、偶氮異丁氰基甲酰胺、偶氮二異丁酸二甲酯、過氧化二異丙苯或過氧化二苯甲酰中的任意一種或至少兩種的組合。
4.根據權利要求1所述的一種基于納米結構的引發劑吸附載體制備復合固態電解質，其特征在于，所述鋰鹽包括六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、高氯酸鋰、雙二氟磺酰亞胺鋰、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰或雙乙二酸硼酸鋰中的任意一種或至少兩
5.根據權利要求1所述的一種基于納米結構的引發劑吸附載體制備復合固態電解質，其特征在于，還包括添加劑1-3份，所述添加劑包括碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、亞硫酸丙烯酯、硫酸亞乙酯、氟苯或十二烷基硫酸鈉中的任意一種或至少兩種的組合。
6.根據權利要求1所述的一種基于納米結構的引發劑吸附載體制備復合固態電解質，其特征在于，所述的無機納米結構鋰離子導體的粒徑為10nm-500nm；所述的無機納米結構鋰離子導體包括Li0.5La0.5TiO3、硝酸鋰、氟化鋰、磷酸三鋰、鈮酸鋰中的至少一種。
7.根據權利要求1所述的一種基于納米結構的引發劑吸附載體制備復合固態電解質，其特征在于，所述有機溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、二甲氧基甲烷或乙腈中的任意一種或至少兩種的組合。
8.一種基于納米結構的引發劑吸附載體制備復合固態電解質的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
...【技術特征摘要】
1.一種基于納米結構的引發劑吸附載體制備復合固態電解質，其特征在于，復合固態電解質的制備原料組分按重量份數包括包括小分子聚合單體20-40份、引發劑1-4份、鋰鹽2-6份、無機納米結構鋰離子導體3-9份和有機溶劑10-20份。
2.根據權利要求1所述的一種基于納米結構的引發劑吸附載體制備復合固態電解質，其特征在于，所述聚合單體包括丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、丙烯腈、碳酸乙烯酯、環氧乙烷或1,3-二氧環戊烷中的任意一種或至少兩種的組合。
3.根據權利要求1所述的一種基于納米結構的引發劑吸附載體制備復合固態電解質，其特征在于，所述引發劑包括偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、偶氮異丁氰基甲酰胺、偶氮二異丁酸二甲酯、過氧化二異丙苯或過氧化二苯甲酰中的任意一種或至少兩種的組合。
4.根據權利要求1所述的一種基于納米結構的引發劑吸附載體制備復合固態電解質，其特征在于，所述鋰鹽包括六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、高氯酸鋰、雙二氟磺酰亞胺鋰、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰、...
【專利技術屬性】
技術研發人員：葉飛，丁嘉琪，趙亞宇，
申請(專利權)人：固科亞太新能源科技深圳有限公司，
類型：發明
國別省市：
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