全固态锂二次电池用新型自支撑复合电解质的研究

《新型固态化锂二次电池及相关材料的制备与性能研究》篇一一、引言随着科技的发展和人们对电子设备需求的增长，传统的液态电解质二次电池已无法满足人们对于高能量密度、高安全性及长寿命电池的需求。

因此，新型固态化锂二次电池应运而生，其采用固态电解质替代了传统的液态电解质，具有更高的安全性和更优的电化学性能。

本文旨在研究新型固态化锂二次电池及相关材料的制备工艺与性能，为电池的进一步优化和商业化应用提供理论支持。

二、材料制备1. 固态电解质材料固态电解质是新型固态化锂二次电池的核心组成部分，其制备过程主要包括材料选择、混合、烧结等步骤。

目前，硫化物、氧化物和聚合物等材料被广泛用于固态电解质的研究。

其中，硫化物电解质具有较高的离子电导率，但稳定性较差；氧化物电解质稳定性好，但离子电导率相对较低；聚合物电解质则具有较好的柔韧性和加工性。

因此，在实际制备过程中，需要根据具体需求选择合适的材料体系。

2. 正负极材料正负极材料是决定电池性能的关键因素之一。

目前，常用的正极材料包括锂钴氧化物、锂镍锰钴氧化物等；负极材料则包括硅基材料、钛酸锂等。

在制备过程中，需要控制材料的粒度、形貌、结晶度等参数，以获得优异的电化学性能。

三、制备工艺新型固态化锂二次电池的制备工艺主要包括材料混合、涂布、干燥、烧结、切割等步骤。

其中，材料混合是关键步骤之一，需要充分混合正负极材料、固态电解质等成分，以确保电池的性能。

涂布和干燥步骤则需要控制涂布厚度、干燥温度等参数，以获得理想的电极结构。

烧结过程中，需要控制温度和时间等参数，使材料之间充分反应并形成致密的电极结构。

最后，通过切割等工艺将电极与电池壳体组装成完整的电池。

四、性能研究新型固态化锂二次电池的性能研究主要包括电化学性能、安全性能、循环寿命等方面。

电化学性能主要包括电池的容量、放电平台、内阻等参数；安全性能则主要关注电池在过充、过放、短路等情况下的表现；循环寿命则反映了电池在长期使用过程中的性能保持能力。

专利名称：固态电解质-锂负极复合体及其制备方法和全固态锂二次电池
专利类型：发明专利
发明人：孙兆勇,郇庆娜,刘承浩
申请号：CN201911032041.8
申请日：20191028
公开号：CN112736277A
公开日：
20210430
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种一体化的固态电解质‑锂负极复合体，及其制备方法和包含其的全固态锂二次电池。

该复合体由以下组成：聚苯硫醚固态电解质层；气相沉积在所述固态电解质层一个表面上的锂层；和任选地，附着在所述锂层上的金属箔，作为集流体或极耳。

该复合体可以直接作为电池的电解液和负极使用。

本发明一方面介意有效的控制锂层的厚度，另一方面有效的解决了固态电解质与金属锂负极的界面接触问题，改善了界面接触电阻，有助于提高电池的比容量和循环寿命。

申请人：天津中能锂业有限公司
地址：300457 天津市滨海新区经济技术开发区西区新业九街100号
国籍：CN
代理机构：北京市创世宏景专利商标代理有限责任公司
代理人：崔永华
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《新型固态化锂二次电池及相关材料的制备与性能研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，能源存储技术已成为现代社会发展的重要支柱。

其中，锂离子电池以其高能量密度、无记忆效应和环保特性而受到广泛关注。

近年来，随着新能源技术的发展与智能化设备的应用，固态化锂二次电池由于其出色的安全性能与更高的能量密度引起了众多科研人员的注意。

本篇论文将对新型固态化锂二次电池及相关材料的制备与性能进行深入研究。

二、新型固态化锂二次电池的制备1. 材料选择新型固态化锂二次电池主要采用固态电解质替代传统的液态电解质，其材料选择对电池性能具有重要影响。

本研究所选用的固态电解质材料为硫化物、氧化物或聚合物电解质等。

2. 制备方法制备过程主要包括材料合成、电极制备和电池组装等步骤。

首先，通过溶胶凝胶法、共沉淀法或熔融法等方法合成固态电解质材料。

然后，将活性物质、导电剂和粘结剂等混合制备成电极浆料，涂布在集流体上，经过干燥、压制等工艺制成电极。

最后，将正负极、隔膜和电解质等组装成固态锂电池。

三、相关材料的性能研究1. 固态电解质性能研究固态电解质是新型固态化锂二次电池的核心部分，其离子电导率、电化学稳定性等性能直接影响电池的整体性能。

通过实验测试和理论计算，研究不同类型固态电解质的离子传输机制及影响因素，优化其性能。

2. 正负极材料性能研究正负极材料是决定电池能量密度和循环性能的关键因素。

本部分研究将针对新型固态化锂二次电池的正负极材料进行性能研究，包括材料的合成、结构、电化学性能等方面的研究。

四、实验结果与讨论1. 实验结果通过制备不同配比和工艺的固态电解质及正负极材料，进行电池性能测试。

实验结果表明，新型固态化锂二次电池在能量密度、循环性能、安全性能等方面均有所提升。

2. 结果讨论对实验结果进行深入分析，探讨不同材料、制备工艺及电池结构对电池性能的影响。

同时，结合理论计算和模拟分析，揭示电池性能的内在机制。

五、结论与展望1. 结论本研究成功制备了新型固态化锂二次电池及相关材料，并对其性能进行了深入研究。

清华大学科技成果——二次锂电池用复合型全固态
聚合物电解质
成果简介
聚合物电解质由于具有质轻、粘弹性好以及成膜性好等优点，尤其适合作为锂电池的电解质材料。

聚氧乙烯（PEO）由于具有易于离子传导的结构特征而备受关注，然而由于PEO与碱金属盐形成的聚合物电解质在室温时有较高的结晶相，所形成的电解质也只能在高温下才能使用，因此实际应用受到限制。

常用来降低PEO结晶度的方法是加入有机液体增塑剂，液体增塑剂的加入虽然提高了聚合物电解质的离子电导率，但同时也破坏了电解质的机械性能以及增加了其与锂负极材料的反应活性，降低了电池寿命。

一个重要的趋势是发展全固态聚合物电解质，以取代目前的含液体的聚合物电解质。

应用说明
本发明提供了一种锂电池用共聚物基聚合物电解质材料，其含有共聚物基体和碱金属盐，所述共聚物基体是由氧化乙烯单元和氧化丙烯单元组成。

本发明还提供了含所述聚合物电解质材料的复合电解质膜及其制备方法，本发明所述的锂电池用共聚物基聚合物电解质材料，采用共聚物作为基体材料，通过简单的溶液浇铸法制备成聚合物电解质材料，并采用浸泡方法实现活性聚合物电解质材料与高分子隔膜材料的复合。

本发明的聚合物电解质材料不含有机液态电解质，不可燃，且与传统的PEO基聚合物电解质相比，电导率明显提高，机械性能好，可以防止热失控。

效益分析
建设年产1500吨的二次锂电池用复合型全固态聚合物电介质材料生产线，项目总投资5000万元。

合作方式
合作、技术提供方占技术股。

高性能复合固态电解质的制备及固态锂金属电池性能研究赵屹文;夏水鑫
【期刊名称】《有色金属材料与工程》
【年(卷),期】2024(45)1
【摘要】固态锂金属电池相较于传统液态电池,其能量密度更高、安全性更好,具有巨大的应用前景。

但聚合物固态电解质离子电导率低、强度低、电化学稳定性差,阻碍了其进一步发展。

将丁二腈与聚碳酸丙烯酯通过无溶剂法加以玻璃纤维作为支撑制备了室温下高性能的复合固态电解质。

所制备的复合固态电解质在室温下离子电导率达3.06×10^(-4)S/cm,锂离子迁移数达0.47,电化学窗口最高达4.3 V;其锂金属对称电池在电流为0.1 mA/cm^(2)的条件下,稳定循环超400 h;磷酸铁锂固态锂金属电池0.5 C循环100次的容量保持率为95.9%,展现出良好的循环稳定性。

【总页数】6页(P10-15)
【作者】赵屹文;夏水鑫
【作者单位】上海理工大学材料与化学学院
【正文语种】中文
【中图分类】O646;TG146.2
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能研究5.Mo,Al掺杂的Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)基复合固态电解质的制备及全固态电池性能研究
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《新型固态化锂二次电池及相关材料的制备与性能研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，能源存储技术已成为现代社会发展的关键。

其中，锂二次电池以其高能量密度、长寿命和环保等优势，在便携式电子设备、电动汽车和电网储能等领域中占据了主导地位。

然而，传统的液态电解质锂二次电池存在安全隐患，如漏液、燃烧和爆炸等。

因此，新型固态化锂二次电池的研究与开发成为了当前的重要课题。

本文旨在研究新型固态化锂二次电池及相关材料的制备方法和性能。

二、新型固态化锂二次电池材料（一）正极材料新型固态化锂二次电池的正极材料主要为富含锂的复合氧化物，如三元材料（NCM）、富锂铁磷酸盐（LFP）等。

这些材料具有高能量密度、环保无毒、循环寿命长等优点。

（二）负极材料负极材料是固态化锂二次电池的重要组成部分，主要采用硅基材料、锡基材料和钛酸锂等。

这些材料具有高比容量和良好的循环稳定性。

（三）固态电解质相较于传统的液态电解质，固态电解质具有更高的安全性和更长的使用寿命。

目前研究较多的固态电解质材料包括硫化物、氧化物和聚合物等。

三、制备方法（一）正极材料的制备正极材料的制备通常采用固相法、溶胶凝胶法、共沉淀法等方法。

其中，溶胶凝胶法具有制备过程简单、产物粒径均匀等优点。

（二）负极材料的制备负极材料的制备方法主要包括物理气相沉积法、化学气相沉积法、机械研磨法等。

其中，机械研磨法工艺简单，适用于大规模生产。

（三）固态电解质的制备固态电解质的制备通常采用薄膜沉积法、陶瓷法等方法。

薄膜沉积法适用于制备薄层固态电解质，陶瓷法则可制备块状固态电解质。

四、性能研究（一）电化学性能新型固态化锂二次电池的电化学性能主要包括比容量、充放电循环稳定性、倍率性能等。

通过优化正负极材料和固态电解质的组成和结构，可有效提高电池的电化学性能。

（二）安全性能与传统液态电解质相比，新型固态化锂二次电池在安全性能方面具有明显优势。

其内部不会出现漏液、燃烧和爆炸等现象，为实际应用提供了安全保障。

《新型固态化锂二次电池及相关材料的制备与性能研究》篇一一、引言随着科技的发展和人类对能源需求的日益增长，新型电池技术的研究与开发显得尤为重要。

作为现代社会主要的能量来源，二次电池已经成为科技发展中不可或缺的一环。

尤其是固态化锂二次电池，凭借其高能量密度、高安全性和长寿命等特点，成为当下研究的重要领域。

本论文将对新型固态化锂二次电池及其相关材料的制备与性能进行深入研究。

二、新型固态化锂二次电池的概述新型固态化锂二次电池是一种以固态电解质替代传统液态电解质的二次电池。

其优点在于固态电解质具有更高的安全性和更长的寿命，同时也能有效防止电池内部的短路和泄漏。

此外，固态电池在高温和高倍率放电方面也有着良好的性能。

三、相关材料的制备1. 固态电解质的制备固态电解质是新型固态化锂二次电池的关键组成部分。

本论文将研究不同材料的固态电解质制备方法，包括硫化物、氧化物、聚合物等材料体系，探讨不同材料的性能和特点，寻找最优的电解质材料。

制备方法包括溶胶凝胶法、共沉淀法、物理气相沉积法等。

通过对制备过程的温度、压力、时间等参数进行控制，可以得到性能良好的固态电解质。

2. 正负极材料的制备正负极材料是新型固态化锂二次电池的重要组成部分。

我们将研究锂化物、氧化物、硫化物等材料的制备方法和性能，寻找最优的正负极材料。

制备方法主要包括化学气相沉积法、球磨法等。

对于每种材料，我们都将探讨其合成条件、结构和性能，并尝试通过元素掺杂等方法优化其电化学性能。

四、性能研究我们将对新型固态化锂二次电池的电化学性能进行深入研究，包括充放电性能、循环稳定性、倍率性能等。

通过与传统的液态电解质二次电池进行对比，分析固态化锂二次电池的优点和潜在问题。

此外，我们还将研究固态电解质与正负极材料之间的界面性质，以及界面性质对电池性能的影响。

这将有助于我们更好地理解新型固态化锂二次电池的工作原理和性能特点。

五、结论与展望通过本论文的研究，我们将得到一系列性能良好的新型固态化锂二次电池及其相关材料。

锂离子二次电池用全固态聚合物电解质的研究进展
袁芳;陈红征;汪茫
【期刊名称】《功能材料》
【年(卷),期】2004(035)0z1
【摘要】对固体聚合物电解质的发展历程以及对全固态聚合物电解质中的离子传导作了介绍,着重对提高室温电导率的途径进行评述,并结合自己的工作对其存在的问题和今后的发展作出展望.
【总页数】6页(P1801-1806)
【作者】袁芳;陈红征;汪茫
【作者单位】浙江大学,高分子科学与工程系,硅材料国家重点实验室,浙江,杭州,310027;浙江大学,高分子科学与工程系,硅材料国家重点实验室,浙江,杭
州,310027;浙江大学,高分子科学与工程系,硅材料国家重点实验室,浙江,杭
州,310027
【正文语种】中文
【中图分类】O621.22
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1.全固态薄膜锂离子二次电池的研究进展 [J], 耿利群;任岳;朱仁江;陈涛
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论 著8全固态薄膜锂离子二次电池的研究进展耿利群任岳*朱仁江陈涛（重庆师范大学物理与电子工程学院，重庆 400047）摘 要：本文综述了全固态薄膜锂离子二次电池的研究进展，主要阐述了薄膜锂电池的结构设计以及正极、负极和固体电解质材料研究现状，并对其今后的发展趋势及研发热点进行了展望。

关键词：全固态薄膜锂离子二次电池；固体电解质；电池结构DOI：10.3969/j.issn.1671-6396.2013.01.0041 引言随着电子信息工业和微型加工技术快速发展，对其所需的微型能源则提出了特殊微型化的要求。

其中全固态薄膜锂离子二次电池因其高的能量密度、强的安全性、长的循环寿命、宽的工作电压和重量轻等优点，成为微电池系统需求的最佳选择[1]。

本文主要介绍了全固态薄膜锂离子二次电池的关键性薄膜材料及电池结构的研究现状，并对其的开发应用及研究前景作了分析。

2 全固态薄膜锂离子二次电池结构的研究薄膜电池结构的设计，对整个电池性能将产生直接的影响；同样对提高电池的能量密度、循环寿命和锂离子的传输速率也起到至关重要的作用。

所以优化薄膜电池结构的设计，则是对构造高性能薄膜锂离子电池做到了强有力的支撑。

1993年美国橡树岭国家实验室（ORNL）Bates等[2]研制出了一种经典的薄膜锂离子电池叠层结构（见图1）。

在衬底上先沉积两层阴阳极电流收集极薄膜，而后依次沉积阴极、固体电解质和阳极薄膜，最后在薄膜电池外表面上涂一层保护层，以此来防止阳极上金属锂和空气中的一些物质发生化学反应。

图1 薄膜锂离子电池结构剖面示意图Baba等[3]研发出另一种典型的薄膜锂离子电池结构（见图2）。

其较图1薄膜锂电池结构设计更为简单，制作更为容易。

在不锈钢衬底上依次沉积各层薄膜电池材料，而在图示中有两个引线端子则是为了便于薄膜电池的连接使用。

这种结构设计很好地提高了整个电池的有效面积，进而也极大地改善了薄膜电池的性能。

Nakazawa等[4]利用直流溅射和射频溅射的方法，研制出一种“直立型”全固态薄膜锂离子电池结构（见图3）。

新型锂离子二次电池用凝胶聚合物电解质的研究的开题报告一、选题背景锂离子二次电池已成为现今最流行和主要的二次电池类型。

它具有容量大、体积小、重量轻、循环寿命长等优点，已经广泛应用于电子产品、电动车辆等领域。

其中，电解质是锂离子电池的重要组成部分，直接关系到电池的性能和稳定性。

传统的锂离子电池电解液多采用有机液体，但存在着易燃、易挥发、耐高温性能差等问题。

而凝胶聚合物电解质作为新型电解质，不仅能够解决传统电解液存在的一系列问题，而且具有更好的电池安全性能和稳定性。

因此，研究新型锂离子二次电池用凝胶聚合物电解质，对于提高电池的性能和安全性具有重要意义。

二、研究内容本研究旨在探究新型锂离子二次电池用凝胶聚合物电解质的研制方法、电化学性能和应用效果。

具体研究内容包括：1. 凝胶聚合物电解质的制备方法。

选择适宜的聚合物、溶剂和交联剂，通过自由基聚合反应制备具有较好电化学性能和稳定性的凝胶聚合物电解质。

2. 凝胶聚合物电解质的表征与测试。

利用电化学测试方法（例如电化学阻抗谱和循环伏安法）对凝胶聚合物电解质进行表征和测试，研究其离子传输性能和电化学稳定性。

3. 锂离子电池性能的测试与分析。

利用自制的锂离子电池装置，对凝胶聚合物电解质进行装配测试，研究其循环性能、比容量、极化特性等电池性能，并对测试结果进行分析。

三、研究意义随着锂离子电池应用领域的不断扩大，对于锂离子电池电解质的要求也越来越高，尤其是对于电池的安全性和稳定性要求更高。

因此，研究新型锂离子二次电池用凝胶聚合物电解质，不仅能够提高电池的性能和安全性，而且具有很高的实际应用价值。