本技术公开了一种聚离子液体基固态电解质、其制备方法及锂离子电池,属于锂离子电池技术领域。本发明提供的制备方法如下:将LLZTO纳米颗粒分散到聚丙烯腈溶液中,得到纺丝液;将所述纺丝液进行静电纺丝,得到复合纤维膜;将聚(二烯丙基二甲基铵)双(氟磺酰)酰亚胺、双氟磺酰亚胺锂和1‑甲基‑1‑丙基吡咯烷鎓双(氟磺酰)亚胺在溶剂中进行混合,得到聚离子液体电解质溶液;将复合纤维膜浸入到聚离子液体电解质溶液中,取出后静置、烘干,即得。本发明所制得的固态电解质具有较高的离子电导率和机械强度、良好的柔韧性和阻燃性,且其制得的电池在大倍率电流密度下可循环超过200圈。
背景技术
本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
传统液态锂金属电池存在不可控的锂枝晶生长的问题,极易造成电池短路、失火甚至爆炸等安全问题,因此限制了锂金属电池的广泛应用。由于固态电解质具有更高的安全性与能量密度,全固态锂金属电池被广泛认为是最具潜力的下一代可充电能量储存装置。固体电解质一般分为三类:无机固体电解质、聚合物固体电解质和复合固体电解质。其中,无机固体电解质具有室温离子电导率高、电化学窗口宽和机械强度高等特点,但脆性大,固-固接触电阻大。聚合物固体电解质通常具有良好的柔韧性和加工性能以及良好的界面接触性,但离子导电率较低,机械强度相对较差。复合固体电解质结合了无机固体电解质和聚合物固体电解质的优点,不仅具有更好的离子导电性,还具有优异的机械性能。
聚合物离子液体(聚离子液体)聚(二烯丙基二甲基铵)双(氟磺酰)酰亚胺(PDADMAFSI)具有良好的化学稳定性和宽的电化学稳定性,常用作聚合物电解质基体。但是PDADMAFSI室温下低的离子电导率阻碍了其广泛应用,向其中加入离子液体会提高其离子电导率,但会导致机械强度的显著下降,从而难以遏制锂枝晶的刺穿。向PDADMAFSI基聚合物电解质内添加无机填料能够提高固态电解质的机械强度,然而无机填料和基体的相容性较差,易引起团聚现象,从而影响锂离子的传输,造成不均匀的锂离子沉积,进而引发锂枝晶的形成与生长。
因此,如何提供一种具有高离子电导率、高机械强度且具有长循环寿命的PDADMAFSI基聚合物电解质,是亟待解决的问题。
实现思路