(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111628061.9 (22)申请日 2021.12.28 (71)申请人 中国科学院电工 研究所 地址 100190 北京市海淀区中关村北二条6 号中科院电工所 (72)发明人 徐亚楠　王凯　马衍伟　 (74)专利代理 机构 北京高沃 律师事务所 1 1569 代理人 王苗苗 (51)Int.Cl. H01M 10/058(2010.01) H01M 10/0525(2010.01) H01M 10/0565(2010.01) (54)发明名称 一种固态电解质及其制备方法和应用 (57)摘要 本发明属于固态锂离子电池技术领域， 特别 涉及一种固态电解质及其制备方法和应用。 本发 明提供了一种固态电解质， 包括聚合物基体、 锂 盐和脱碱的石榴石型氧化物。 石榴石型陶瓷电解 质在空气中不稳定， 表面易与空气中的H2O、 CO2 反应产生LiOH、 Li2CO3等强碱性杂质， 当石榴石 型氧化物与聚合物基体复合时， 这些强碱性杂质 会使聚合物基体发生脱HF反应， 导致聚合物基体 变色并且粘度增大， 从而导致复合电解质成膜较 差， 降低离子电导率等固体电池的电化学性能。 本发明使用脱碱的石榴石型氧化物， 创造性的发 现除去石榴石型氧化物表面的碱杂质， 可以有效 解决聚合物基体脱HF变色、 变粘稠的问题， 提升 固态电解质电化学性能。 权利要求书1页 说明书6页 附图5页 CN 114335738 A 2022.04.12 CN 114335738 A 1.一种固态电解质， 其特 征在于， 包括聚合物基 体、 锂盐和脱碱的石榴石型 氧化物。 2.根据权利要求1所述的固态电解质， 其特征在于， 所述石榴石型氧化物的化学组成包 括(Lia,Eb)La3‑cAcZr2‑dMdO12， 5<a<7， 0≤b≤0.2， 0≤c≤1， 0.125≤d≤0.6， E为Al和/或Ga， A 为Ca和/或Sr， M为 Nb和/或Ta。 3.根据权利要求1所述的固态电解质， 其特征在于， 所述 聚合物基体包括 聚偏氟乙烯或 聚(偏二氟乙烯 ‑六氟丙烯)； 所述锂盐包括高氯酸锂、 双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂或双草酸硼 酸锂。 4.根据权利要求1～3任一项所述的固态电解质， 其特征在于， 所述聚合物基体、 锂盐和 脱碱的石榴石型 氧化物的质量比为(3～4)∶(1～ 2)∶(0.5～1)。 5.根据权利要求1所述的固态电解质， 其特征在于， 所述脱碱的石榴石型氧化物的pH值 为6.5～7.5 。 6.权利要求1～5任一项所述固态电解质的制备 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 将石榴石型氧化物 的有机溶液和有机酸混合， 进行中和反应， 得到脱碱的石榴石型氧 化物； 将所述脱碱的石榴石型 氧化物、 聚合物基 体、 锂盐和有机溶剂混合， 得到电解质浆料； 将所述电解质浆料浇筑、 干燥， 得到所述固态电解质。 7.根据权利要求6所述的制备方法， 其特征在于， 所述有机酸包括柠檬酸、 草酸、 苹果酸 和抗坏血酸中的一种或多种。 8.根据权利要求6所述的制备方法， 其特征在于， 所述有机溶剂包括N,N ‑二甲基甲酰 胺、 N,N‑二甲基乙酰胺或N ‑甲基吡咯烷酮。 9.根据权利 要求6所述的制备方法， 其特征在于， 所述干燥的温度为60～120℃， 时间为 6～24h。 10.权利要求1～5任一项所述固态电解质或权利要求6～9任一项所述制备方法得到的 固态电解质在固态锂离 子电池中的应用。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114335738 A 2一种固态电解质及其制备方 法和应用 技术领域 [0001]本发明属于固态锂离子电池技术领域， 特别涉及 一种固态电解质及其制备方法和 应用。 背景技术 [0002]锂离子电池采用液态有机电解质， 非常容易因碰撞发生泄露或者遇到明火发生爆 炸， 存在严重的安全隐患。 相比而言， 采用固态电解质的固态锂离子电池， 有着易封装、 更安 全、 高能量密度等优势， 因此被国内外学者广泛研究。 [0003]为了发挥无机固态电解质和聚合物电解质的优势， 有机 ‑无机复合型固态电解质 逐渐被人们关注。 研究最多的是以聚氧化乙烯(P EO)为聚合物、 石榴石 型陶瓷电解质为无机 填料组成的复合固态电解质。 但P EO成膜性较差、 电化学窗口窄、 室温电导率较低， 不利于规 模化应用。 相比较而言， 聚偏氟乙烯(PVDF)的高极化可以有效地解离锂盐， 提高复合固态电 解质的离 子电导率。 因此， PVDF基复合固态电解质具有良好的应用前 景。 [0004]然而， 石榴石型陶瓷电解质(如LLZTO)与PVDF复合时， PVDF容易发生脱HF反应， 导 致聚合物变 色并且粘度增大， 从而导致复合电解质成膜变差， 离子电导率降低， 电化学性能 较差。 发明内容 [0005]有鉴于此， 本发明的目的在于提供一种固态电解质， 本发明提供的固态电解质粘 度适中， 成膜性 好， 离子电导率高， 满足固态锂离 子电池使用需求。 [0006]为了实现上述发明的目的， 本发明提供以下技 术方案： [0007]本发明提供了一种固态电解质， 包括聚合物基 体、 锂盐和脱碱的石榴石型 氧化物。 [0008]优选的， 所述石榴石型氧化物的化学组成包括(Lia,Eb)La3‑cAcZr2‑dMdO12， 5<a<7， 0 ≤b≤0.2， 0≤c≤1， 0.125 ≤d≤0.6， E为Al和/或Ga， A为Ca和/或Sr， M为 Nb和/或Ta。 [0009]优选的， 所述聚合物基体包括聚偏氟乙烯或 聚(偏二氟乙烯 ‑六氟丙烯)； 所述锂盐 包括高氯酸锂、 双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂或双草 酸硼酸锂。 [0010]优选的， 所述聚合物基体、 锂盐和脱碱的石榴石型氧化物的质量比为(3～4)： (1～ 2)： (0.5～1)。 [0011]优选的， 所述脱碱的石榴石型 氧化物的pH值 为6.5～7.5 。 [0012]本发明提供了上述 技术方案所述固态电解质的制备 方法， 包括以下步骤： [0013]将石榴石型氧化物的有机溶液和有机酸混合， 进行中和 反应， 得到脱碱的石榴石 型氧化物； [0014]将所述脱碱的石榴石型氧化物、 聚合物基体、 锂盐和有机溶剂混合， 得到电解质浆 料； [0015]将所述电解质浆料浇筑、 干燥， 得到所述固态电解质。 [0016]优选的， 所述有机酸包括柠檬酸、 草 酸、 苹果酸和抗坏血酸中的一种或多种。说　明　书 1/6 页 3 CN 114335738 A 3