一种固态电解质及其制备方法、应用与流程

本发明涉及固态电池，具体地说，涉及一种固态电解质及其制备方法、应用。

背景技术：

1、随着电动汽车的大力发展，对储能设备的要求逐渐提升。当前的储能设备中，锂离子电池(libs)具有长循环寿命、高输出电压和高能量密度的优势而受到广泛关注。当前，libs使用的液体电解质具有极高的电子电导率和对电极及佳的润湿性，但存在易燃易爆的缺点。基于此，寻找替代液体电解质的电解质材料是当前的解决途径之一。

2、聚合物电解质是一种安全的替代材料，其具有较好的热稳定性、难燃、不泄露、质轻、良好的柔韧性，能够抑制锂枝晶生长、减少副反应发生的优势。目前常用的聚合物基质有peo、pmma、pan、pvdf等，其中pvdf有着高介电常数、机械稳定性好和电化学性能稳定而备受关注。然而由于pvdf容易形成结晶结构，而不利于锂离子传导。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题：

2、用以解决当前pvdf基聚合物电解质存在的离子传导率低的问题。

3、本发明采用的技术方案：

4、针对上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种固态电解质及其制备方法、应用。具体内容如下：

5、第一，本申请提供了一种前述提及的固态电解质，具体包括：

6、膜体以及内置于膜体内的电解液；膜体是以pvdf膜为基体，交联有ps纳米纤维。

7、第二，本申请提供了一种前述提及的固态电解质的制备方法，包括如下步骤：

8、(1)ps经静电纺丝得到ps纳米纤维；

9、具体为，将ps溶于dmf中，再加入fe3o4，经搅拌共混后得到纺丝液，将纺丝液转移至注射器中经静电纺丝处理，得到ps纳米纤维，其中，ps:dmf:fe3o4的质量比为4～7:30:0.5～1。

10、(2)ps纳米纤维浸渍于处理液一中，经热处理一，得到ps中间体；

11、具体为，将ps纳米纤维浸渍于处理液一中，超声下经80℃加热1～2h，加热结束后经稀盐酸、水洗涤3-5次后，烘干得到ps中间体；ps纳米纤维、处理液的质量比为1:70～100，处理液的各组分质量比为，冰醋酸:甲醛二甲基缩醛:fecl3的质量比为8～12:1:1～3。

12、(3)pvdf经静电纺丝得到pvdf膜；

13、具体为，将pvdf溶于dmf与丙酮(体积比1:1)的混合液中，pvdf与混合液的质量比为1:7，经搅拌共混后得到纺丝液，将纺丝液转移至注射器中经静电纺丝处理，得到pvdf膜；将pvdf膜浸渍于多巴胺溶液中，超声处理6h后，用乙醇、水洗涤3-5次后，烘干得到改性pvdf膜；pvdf膜占多巴胺溶液质量的15～25％；多巴胺溶液是多巴胺溶解于hcl·tris缓冲液(0.1m/0.1m)中得到的，多巴胺溶液的ph为7.9，多巴胺的加入量占缓冲液质量的2～3.5％。

14、(4)ps中间体分散于处理液二中，再将pvdf膜进行浸渍后，经热处理二，得到膜体；

15、具体为，将ps中间体分散于处理液二中得到分散液，ps中间体与处理液二的质量比为1:70～100，将改性pvdf膜浸渍于分散液中浸渍8h，改性pvdf膜占分散液质量的30％；而后加入fecl3于80℃下振荡反应12h，再经水洗涤3-5次后，烘干得到膜体。处理液二包括1,2-二氯乙烷和甲醛二甲基缩醛，1,2-二氯乙烷、甲醛二甲基缩醛、fecl3的质量比为8～12:1:1～3。

16、(5)将膜体浸渍于电解液中，得到固态电解质。

17、第三，本发明提供了一种前述提及的固态电解质在固态电池的应用。

18、本发明采用的技术机理及有益效果：

19、将pvdf与ps进行使用，能够提升热稳定性；加入ps纳米纤维，有利于容纳更多的液体电解质，从而提升离子电导率；将ps纳米纤维制备得到ps中间体，能够增加ps纳米纤维的孔隙结构，再将ps中间体与pvdf膜进行交联，形成的交联结构，能够进一步形成微孔结构、提升机械强度、以及热稳定性；将fe3o4加入至ps纳米纤维中，能够额外提供锂离子传输点和路径，进一步提升离子电导率，同时通过静电纺丝的方式，能够避免fe3o4与聚合物基体不相容的问题。因此，本发明提供的电解质应用于固态电池中，能够降低pvdf聚合物基质的结晶度，增强机械性能，增加聚合物基质的孔结构，保证良好的吸液性能，从而使其具有良好的电导率以及循环性能。

技术特征：

1.一种固态电解质，其特征在于，包括膜体以及内置于膜体内的电解液；膜体是以pvdf膜为基体，交联有ps纳米纤维。

2.根据权利要求1所述的固态电解质的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的固态电解质的制备方法，其特征在于，(1)中，将ps溶于dmf中，再加入fe3o4，经搅拌共混后得到纺丝液，将纺丝液转移至注射器中经静电纺丝处理，得到ps纳米纤维。

4.根据权利要求3所述的固态电解质的制备方法，其特征在于，(1)中，ps:dmf:fe3o4的质量比为4～7:30:0.5～1。

5.根据权利要求2所述的固态电解质的制备方法，其特征在于，(2)中包括至少一个特征：

6.根据权利要求2所述的固态电解质的制备方法，其特征在于，(3)中，将pvdf溶于dmf与丙酮的混合液中，经搅拌共混后得到纺丝液，将纺丝液转移至注射器中经静电纺丝处理，得到pvdf膜。

7.根据权利要求6所述的固态电解质的制备方法，其特征在于，(3)中，pvdf膜浸渍于多巴胺溶液中，经超声处理，得到改性pvdf膜。

8.根据权利要求7所述的固态电解质的制备方法，其特征在于，(3)中，pvdf膜占多巴胺溶液质量的15～25％。

9.根据权利要求2至8中任意一项所述的固态电解质的制备方法，其特征在于，(4)中包括至少一个特征：

10.如权利要求1所述的固态电解质、或如权利要求2至9中任意一星所述的制备方法得到的固态电解质在固态电池的应用。

技术总结本发明涉及固态电池技术领域，公开了一种固态电解质及其制备方法、应用，包括膜体以及内置于膜体内的电解液；膜体是以PVDF膜为基体，交联有PS纳米纤维；制备方法为，PS经静电纺丝得到PS纳米纤维；PS纳米纤维浸渍于处理液一中，经热处理一，得到PS中间体；PVDF经静电纺丝得到PVDF膜；PS中间体分散于处理液二中，再将PVDF膜进行浸渍后，经热处理二，得到膜体；将膜体浸渍于电解液中，得到固态电解质。本发明提供的电解质应用于固态电池中，能够降低PVDF聚合物基质的结晶度，增强机械性能，增加聚合物基质的孔结构，保证良好的吸液性能，从而使其具有良好的电导率以及循环性能。技术研发人员：石飞,黄凤翔,刘恒宇受保护的技术使用者：四川鸿鹏新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/16