复合固态电解质、膜及其制备方法和电池与流程

本发明涉及固态电解质，具体而言，涉及复合固态电解质、膜及其制备方法和电池。

背景技术：

1、传统有机锂离子电池液态电解质存在漏液、易燃、爆炸等危险，同时还不利于运输储存。

2、固态电解质可解决上述液态电解质的大部分问题，现有技术中，全固态聚合物电解质电池采用聚氧化乙烯(peo)作为聚合物基体，其优异的加工性能和柔韧性被广泛应用，但是peo基体系结晶性高，室温下离子电导率很低，必须提升一定温度后才能使电池正常运行。

3、为解决上述问题，通常通过将其它物质(例如，锂盐、无机物等)作为peo固态电解质的填料的方法来减少peo的结晶区域，增大固态电解质的离子电导率，但填料与peo聚合物接触时存在严重的界面问题。

4、因此，目前的现有技术在降低peo结晶倾向的同时，会导致出现影响固态电解质性能的其他问题。鉴于此，特提出本发明，以提供一种电化学性能优异的固态电解质。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供复合固态电解质、膜及其制备方法和电池，旨在降低peo的结晶倾斜，但同时避免出现导致固态电解质性能下降的其他问题。

2、本发明是这样实现的：

3、第一方面，本发明提供一种复合固态电解质，其组分包括离子液体活化后的金属有机框架微球、硫镍化合物和主组分，主组分包括聚氧化乙烯和离子型电解质。

4、在可选的实施方式中，金属有机框架微球与主组分的质量比为1～8:100；

5、在可选的实施方式中，硫镍化合物与主组分的质量比为1～15:100。

6、硫镍化合物选自nis2、nis5、ni3s2和nis中至少一种。

7、在可选的实施方式中，金属有机框架微球中金属组成选自co、ni、fe、cu和mn中至少一种；

8、可选地，金属有机框架微球的金属构成为co、ni、fe、cu、mn、coni、femn、cozn、mnco或cocu；

9、金属有机框架微球的粒径为3～5μm。

10、在可选的实施方式中，金属有机框架微球的金属构成为coni，硫镍化合物为ni3s2。

11、在可选的实施方式中，离子型电解质为锂离子型电解质；

12、可选地，锂离子型电解质选自litfsi、lifsi和libf4中至少一种；

13、可选地，聚氧化乙烯中乙氧基单元与锂离子型电解质中的锂的摩尔比为17～19:1。

14、在可选的实施方式中，金属有机框架微球与主组分的质量比为6～8:100；

15、和/或，硫镍化合物与主组分的质量比为10～15:100。

16、在可选的实施方式中，金属有机框架微球是离子液体活化后的金属有机框架微球；

17、可选地，活化方式包括：将未被活化的金属有机框架微球与离子液体混合后，在真空环境下处理得到；

18、可选地，真空环境下的处理温度为100～140℃，处理时间为20～28h；

19、可选地，离子液体为浓度1.5～2.5mol/l的1-乙基-3-甲基咪唑啉双亚胺溶液；

20、可选地，未被活化的金属有机框架微球与离子液体的质量比为1:1.5～2.5。

21、在可选的实施方式中，金属有机框架微球通过将金属盐与第一溶剂、分散剂以及均苯三甲酸混合均匀并反应得到；

22、可选地，金属盐溶液为硝酸盐；

23、可选地，金属盐溶液为硝酸盐；

24、可选地，第一溶剂为n，n-二甲基甲酰胺；

25、可选地，分散剂为聚乙烯吡咯烷酮；

26、可选地，按重量份数计，金属盐、分散剂以及均苯三甲酸分别投加量为：1～10份、8～12份以及1～2份；金属盐与第一溶剂的投料比为0.1～1g/30ml。

27、第二方面，本发明提供一种复合固态电解质膜的制备方法，包括：

28、将如前述实施方式任一项的组分和第二溶剂混合均匀得到浆料；

29、将浆料涂布在基板上，使第二溶剂挥发得到复合固态电解质膜；

30、可选地，第二溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮或乙腈；

31、可选地，组分与第二溶剂的投料量关系为3～8g:50ml；

32、可选地，使第二溶剂挥发的方式包括：

33、将涂布有浆料的基板置于75～90℃的真空环境下干燥8～14h。

34、第三方面，本发明提供一种复合固态电解质膜，采用如前述实施方式的制备方法制得。

35、第四方面，本发明提供一种电池，包括如前述实施方式任一项的复合固态电解质，或如前述实施方式的复合固态电解质膜。

36、本发明具有以下有益效果：

37、本发明实施例提供的以peo为基底的复合固态电解质，其添加有活化后的金属有机框架微球和硫镍化合物，金属有机框架微球、硫镍化合物可使peo的性能提升，金属有机框架微球或peo可使硫镍化合物在电解质中均匀分散，不发生堆叠，三者在保留自身优点外同时还对各自的缺点互补，不会出现现有技术中存在的界面问题、阻抗问题以及团聚问题等，从而使得本发明实施例提供的复合固态电解质具有很好的电化学性能。

技术特征：

1.一种复合固态电解质，其特征在于，其组分包括金属有机框架微球、硫镍化合物和主组分，所述主组分包括聚氧化乙烯和离子型电解质硫镍化合物。

2.根据权利要求1所述的复合固态电解质，其特征在于，所述金属有机框架微球与所述主组分的质量比为1～8:100；

3.根据权利要求1所述的复合固态电解质，其特征在于，所述金属有机框架微球中金属组成选自co、ni、fe、cu和mn中至少一种；

4.根据权利要求3所述的复合固态电解质，其特征在于，所述金属有机框架微球的金属构成为coni。

5.根据权利要求1～4任一项所述的复合固态电解质，其特征在于，所述金属有机框架微球是离子液体活化后的金属有机框架微球；

6.根据权利要求1～4任一项所述的复合固态电解质，其特征在于，所述金属有机框架微球通过将金属盐与第一溶剂、分散剂以及均苯三甲酸混合均匀并反应得到；

7.根据权利要求1～4任一项所述的复合固态电解质，其特征在于，所述离子型电解质为锂离子型电解质；

8.一种复合固态电解质膜的制备方法，其特征在于，包括：

9.一种复合固态电解质膜，其特征在于，采用如权利要求8所述的制备方法制得。

10.一种电池，其特征在于，包括如权利要求1～7任一项所述的复合固态电解质，或如权利要求9所述的复合固态电解质膜。

技术总结本发明公开了复合固态电解质、膜及其制备方法和电池，涉及固态电解质技术领域。公开的复合固态电解质，其组分包括活化后的金属有机框架微球、硫镍化合物和主组分，主组分包括PEO和离子型电解质。公开的复合固态电解质膜的制备方法，包括将上述组分与溶剂混合得到浆料后涂布到基板上，烘干。公开的电池，包括上述固态电解质。本发明提供的以PEO为基底的复合固态电解质，由于包括金属有机框架微球和硫镍化合物，因此其电化学性能好。技术研发人员：穆建鹏,王清贤受保护的技术使用者：上海兰钧新能源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1