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专利号: 2022102463869
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种腈纶基陶瓷复合纳米纤维固态电解质的制备方法,其特征在于该方法包括以下步骤:S1、静电纺丝前驱液的制备:

a、将腈纶纱线和导电锂盐溶解于溶剂N,N‑二甲基甲酰胺中,得到腈纶溶液;

b、将氧化物型陶瓷纳米颗粒和乙酸锌加入所述腈纶溶液中,室温下搅拌分散均匀,然后在70‑90℃的温度下搅拌得到静电纺丝前驱液;

氧化物型陶瓷纳米颗粒的添加量为腈纶纱线重量的5‑20%,乙酸锌的添加量为腈纶纱线重量的15‑30%;

S2、腈纶基氧化物型陶瓷纳米纤维的制备:将S1得到的静电纺丝前驱液通过静电纺丝制成纳米纤维膜,60±10℃真空干燥后得到腈纶基氧化物型陶瓷纳米纤维;

S3、有机聚合物固态电解质溶液的制备:

将可作为固态电解质的聚合物和导电锂盐分别在各自熔点以下的温度范围内真空干燥后备用;

然后将所述聚合物、导电锂盐溶解于有机溶剂乙腈中,搅拌充分,形成均匀混合的有机聚合物固态电解质溶液;聚合物与导电锂盐的重量比为2~4:1;

S4、腈纶基陶瓷复合纳米纤维固态电解质的制备:

最后将S2得到的腈纶基氧化物型陶瓷纳米纤维置于模具上,在其表面浇筑一层S3得到的有机聚合物固态电解质溶液;

待有机溶剂乙腈挥发完全后,脱模,真空干燥,获得腈纶基陶瓷复合纳米纤维固态电解质。

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述腈纶纱线是民用、服装用的纺织品废旧材料或者边角料腈纶纱线。

3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:S1步骤a中的腈纶纱线和导电锂盐的重量比为1:0.8~1。

4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:S1所述氧化物型陶瓷纳米颗粒的制备方法是:将含氧化物型陶瓷固态电解质的金属离子前驱体盐置于球磨罐中,并且添加过量Li2CO3前驱体盐作为补偿剂,将前驱体盐粉末在丙二醇中混合均匀,球磨,煅烧,再球磨,得到氧化物型陶瓷纳米颗粒;

金属离子前驱盐选自石榴石型、NASICON型、钙钛矿型或反钙钛矿型陶瓷前驱体盐。

5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:S1步骤b中,乙酸锌的添加量为腈纶纱线重量的20‑25%。

6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:S2中,

纺丝参数为静电压10‑15kV,纺丝距离10‑15cm,纺丝液流速为0.5‑1.0mL/h,纺丝转鼓转速为300‑400rpm。

7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:

S1中,导电锂盐选自卤化锂(LiX,X=F,Cl,Br,I)、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)中的一种或几种;

S3中,聚合物选自聚环氧乙烯(PEO)、聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氯乙烯(PVC)中的一种或多种聚合物的混合物;导电锂盐选自卤化锂(LiX,X=F,Cl,Br,I)、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:S3中的聚合物和导电锂盐在乙腈中的搅拌时间为24‑48h。

9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:S4中腈纶基陶瓷复合纳米纤维固态电解质的真空干燥温度为50℃±5℃,干燥时间为24h±5h。

10.一种用于柔性固态锂电池的腈纶基陶瓷复合纳米纤维固态电解质,该复合材料是由权利要求1所述的制备方法制备而成。