CN119495799A 一种复合固态电解质全固态柔性锂离子电池和制备方法 （上海交通大学）

置，该内芯纤维的至少一部分被该外壳纤维包2将第一聚合物电解质溶于第一溶剂中，加入所述石榴石通过同轴静电纺丝法制备复合固态电解质，其中将所述第一纺丝同轴静电纺丝内层溶液和所述同轴静电纺丝外层溶液的总注射流速为0.36mL/h～2.4mL/将粘结剂、锂源、镧源和锆源溶解于第三溶剂中，混将所述石榴石型固态电解质前驱体在500℃~800℃下烧结，得到所述石榴石型固态电解质。3将锂离子电池正极活性材料、碳材料、复合固态其中，所述复合固态电解质为如权利要求1～3中任一据权利要求4～9中任一项所述的方法制备的复合固态其中，所述复合固态电解质为如权利要求1～3中任一据权利要求4～9中任一项所述的方法制备的复合固态其中，所述正极材料包括根据权利要求1一3中任一项4利要求4～9中任一项所述的方法制备的复其中，所述负极材料包括根据权利要求1_3中任一项所述的复合固态电解质或根据权利要求4～9中任一项所述的方法制备的复其中，所述全固态柔性锂离子电池正极材料为如权利要所述全固态柔性锂离子电池负极材料为如权利要求19所述的全固态柔性锂离子电池所述复合固态电解质为如权利要求1～3中任一项所述的复合固态电解质或者根据权利要求4～9中任一项所述的方法制备的复5池以及锂离子电池等各种电化学设备被广泛应用。锂离子电池(LIBs)由于其优异的比能且其能量密度已经难以满足诸如新能源汽车等大型动力设备的需求。相较于液态电解质，[0003]有机无机复合固态电解质由有机聚合物和无机物共同组成，综合了聚合物电解其对锂金属良好的化学稳定性、高室温离子电导率以及宽电化学窗口等优点而备受关注，但是其对空气敏感导致与电极材料的界面相容性差以及质量较大带来能量密度的挑战。6[0008]在一个实施例中，该石榴石型固态电解质在该复合固态电解质中的质量占比为[0009]在一个实施例中，该石榴石型固态电解质为锂镧锆氧(LLZO)石榴石型固态电解[0011]在一个实施例中，该石榴石型固态电解质还掺杂少量元素，该少量元素选自铝、[0017]其中，制备第一纺丝前驱体溶液和制备第二纺丝前驱体溶液的步骤不分先后顺[0022]在一个实施例中，该第一聚合物电解质和/或该第二聚合物电解质选自聚环氧乙7[0030]将该石榴石型固态电解质前驱体在500℃~800℃下烧结，得到该石榴石型固态电解质。[0038]在一个实施例中，该石榴石型固态电解质还掺杂少量元素，该少量元素选自铝、[0041]本发明的另一个目的是提供一种高能量密度以及安全可靠的全固态柔性锂离子8[0058]在一个实施例中，该第四聚合物电解质和/或该第五聚合物电解质选自聚环氧乙9成的聚合物纤维膜的柔性和弹性来改善现有固态电解[0070]3、利用同轴静电纺丝技术将石榴石型固态电解质引用到同轴结构中制备复合固[0072]5、通过静电纺丝技术将包括具有同轴结构的纤维的复合固态电解质与电极活性[0078]图5是本发明实施例5在20℃,0.1mA/cm2电流密度下锂对称电池中的稳定性测试[0084]在一个实施例中，石榴石型固态电解质在复合固态电解质中的质量占比为20~60wt％。[0085]在一个实施例中，石榴石型固态电解质为锂镧锆氧(LLZO)石榴石型固态电解[0093]静电纺丝法(Electrospinning)是一种制备纳米纤维的技术，这项技术通常在纺[0094]同轴静电纺丝法(CoaxialElectrospinning)则是一种改进的静电纺丝技术，它本原理是将核材料(内层溶液)通过内部喷射器喷射出来，同时外部喷射器喷射壳材料(外[0097]在一个实施例中，步骤2中石榴石型固态电解质与第一聚合物电解质的质量比为[0098]在一个实施例中，步骤4同轴静电纺丝内层溶液和同轴静电纺丝外层溶液的注射~90℃在惰性气体氛围保护下搅拌回流至溶液澄清，加入石榴石型固态电解质，再在室温[0112]掺杂少量元素可以提高石榴石型固态电解质的室温离子电导率。在一个实施例[0113]在一个实施例中，步骤b中静电纺丝参数如下：纺丝电压10kV～30kV，注射流速[0115]本发明的另一个目的是提供一种高能量密度以及安全可靠的全固态柔性锂离子[0129]第四和第五聚合物电解质优选具有以下几个特点的聚合物电解[0133]全固态柔性锂离子电池正极材料1包括正极集流体11和正极材料12，正极材料12[0134]全固态柔性锂离子电池负极材料3包括负极集流体31和负极材料32，负极材料32[0137]本发明提供的全固态柔性锂离子电池正极材料和全固态柔性锂离子电池负极材[0138]在一个实施例中，全固态柔性锂离子电池正极材料1包括正极集流体11和正极材[0140]在一个实施例中，全固态柔性锂离子电池负极材料3包括负极集流体31和负极材80℃Ar气氛保护下回流磁力搅拌至澄清透明溶液，然后加入6g石榴石型固态电解质(LLZO[0148](4)将第一纺丝前驱体溶液作为同轴静电纺丝内层溶液，第二纺丝前驱体溶液作[0149](5)将0.4gPAN(Mw＝下搅拌30min至60min使其均匀混合，得到纺丝前驱体溶液；设置静电纺丝时注射流速为[0150](6)将0.3gPAN(Mw＝[0154](1)在室温下将3g聚乙烯吡咯烷酮(PVP,Mw＝40,000)溶于30mL乙醇中，磁力搅拌[0156](3)将1.8g聚丙烯腈(PAN,Mw＝150,000)[0157](4)将第一纺丝前驱体溶液作为同轴静电纺丝内层溶液，第二纺丝前驱体溶液作[0158](5)将0.8gPAN(Mw＝[0159](6)将0.6gPAN(Mw＝[0163](1)在室温下将1.6g聚乙烯吡咯烷酮(PVP,Mw＝丝制备石榴石型固态电解质(LLZAO型)前驱体纤维，其中静电纺丝参数设置为：纺丝电压25kV，注射流速为0.5mL/h，针头与接收装置之间的距离为15cm，接收装置的转速为80r/在80℃Ar气氛保护下回流磁力搅拌至澄清透明溶液，加入6g石榴石型固态电解质(LLZAO[0166](4)将第一纺丝前驱体溶液作为同轴静电纺丝内层溶液，第二纺丝前驱体溶液作搅拌30min至60min使其均匀混合，得到纺丝前驱体溶液；设置静电纺丝时注射流速为至澄清透明溶液，加入4g石墨，0.4g复合固态电解质LLZAO@PEO，在室温下搅拌30min至上设置有碳纤维布集流体为衬底，在接收装置上接收得到全固态柔性锂离子电池负极材[0172](1)在室温下将3g聚乙烯吡咯烷酮(PVP,Mw＝40,000)溶于30mL乙醇中，磁力搅拌制备石榴石型固态电解质(LLZAO型)前驱体纤维，其中静电纺丝参数设置为：纺丝电压25kV，注射流速为0.5mL/h，针头与接收装置之间的距离为15cm，接收装置的转速为80r/80℃Ar气氛保护下回流磁力搅拌至澄清透明溶液，加入10g石榴石型固态电解质(LLZAO[0174](3)将1g聚环氧乙烷(PEO,Mw＝600,000)溶于7m[0175](4)将第一纺丝前驱体溶液作为同轴静电纺丝内层溶液，第二纺丝前驱体溶液作[0176](5)将0.6gPAN(Mw＝[0177](6)将0.5gPAN(M25kV，注射流速为0.6mL/h，针头与接收装置之间的距离为15cm，接收装置的转速为80r/℃Ar气氛保护下回流磁力搅拌至澄清透明溶液，加入制备得到的6g石榴石型固态电解质[0184](4)将第一纺丝前驱体溶液作为同轴静电纺丝内层溶液，第二纺丝前驱体溶液作[0185](5)将0.4gPAN(Mw＝[0186](6)将0.3gPAN(Mw＝丝制备石榴石型固态电解质(LLZTO型)前驱体纤维，其中静电纺丝参数设置为：电源电压25kV，注射流速为0.6mL/h，针头与接收装置之间的距离为15cm，接收装置的转速为80r/℃Ar气氛保护下回流磁力搅拌至澄清透