CN115020802A - 原位紫外光固化纳米纤维复合固态电解质及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种原位紫外光固化纳米纤维复合固态电解质及其制备方法和应用，包括以下步骤：S1、通过静电纺丝方法得到纳米纤维有机物膜；S2、选取弹性有机聚合物单体、锂盐、增塑剂、光敏固化剂、交联剂，混合得到混合溶液；S3、将带有活性材料的正极极片放入聚四氟乙烯的模具中，将纳米纤维有机物膜放置在极片上，将混合溶液平铺在纳米纤维和极片中；S4、在紫外灯下垂直照射一定时间，得到复合固态电解质。本固态电解质材料可应用于锂金属凝胶固态锂电池中，具备良好的电化学性能，为未来电池领域的发展提供技术储备基础。

Description

原位紫外光固化纳米纤维复合固态电解质及其制备方法和 应用

技术领域

本发明涉及固态电池技术领域，特别涉及一种原位紫外光固化纳米纤维复合固态电解质及其制备方法和应用。

背景技术

随着世界各国工业快速发展，二氧化碳的排放也随之猛增，其最严重的负面影响就是温室效应。在众多可再生绿色能源体系中，锂离子电池以其能量密度大、功率性能好、电压平台高、循环寿命长、温度适应性好、尺寸设计灵活等优点，在无人机、纯电动汽车、混合电动汽车以及工业和民用储能等领域得到了广泛应用。随着电池的快速发展，市场对锂电池的性能要求越来越高，电池的能量密度也越来越大。但是能量密度的增加也带来一系列安全隐患，电池爆炸安全事故层出不穷，由锂离子电池爆炸引发的安全事故危及使用者的安全。固态电池由固态电解质、正极材料和负极材料组成，与液态锂离子电池相比固态电池具有以下优点：

(1)、固态电池将可燃性液态电解质和隔膜替换为固态电解质，大大降低热失控风险；

(2)、与液态锂电池4.2V的电化学窗口相比，固态电池电化学窗口可达 5V以上，高电压窗口允许匹配高能正极和金属锂负极，大幅提升电池能量密度；

(3)、固态电池封装工艺简单，可以在有限的空间缩减电池重量，体积能量密度较液态锂电池(石墨负极)提升70％以上，达到500Wh/kg。

为了获得高安全、高能量密度的锂金属电池，正极采用高比容量、高工作电压的正极材料，搭配负极采用高质量/体积能量密度、低廉价格的金属锂，是目前固态电池最热的热点。然而，聚合物电解质在室温下离子电导率低和固态电解质/电极间的界面问题是横亘在关键材料与电池性能之间的沟壑。本专利通过正极表面原位聚合、引入纳米纤维中间层、表面修饰改性、界面结构调控等手段，针对固态电解质对电极的界面特性与应用改性进行研究，具有非常大的研究价值和现实意义，这些深入系统的基础研究将有利于我国固态离子学和储能材料学科的发展。

针对固态电池中固态电池存在的界面接触问题，Guan[UV-CuredInterpenetrating Networks of Single-ion Conducting Polymer Electrolytes forRechargeable Lithium Metal Batteries[J].ACS Applied Energy Materials, (2020).3(12)：12532–12539.]等通过一种简便的紫外光引发原位聚合的方法来制备单离子导电聚合物电解质(IN-SCPE)，以此来改善正极与固态电解质的界面问题。将锂盐、单体、界面改性剂、光引发剂和交联剂混合，制备交联的聚合物凝胶网络，然后暴露在紫外光引发自由基聚合。经过测试表明原位形成的聚合物网络提高了IN-SCPEs与正极活性材料的界面接触能力，降低了Li+传导的活化能，同时提高了室温离子电导率(1.9×10^-4S cm^-1)，Li+离子转移数 (0.90)和电化学窗口(5.3V)，机械拉伸强度性能(0.5MPa)，在室温0.5C倍率下进行200周次长循环寿命测试。但是该方式所制备的固态电解质膜的机械拉伸强度过低只有0.5MPa,是不足以抑制锂枝晶的生长的，存在电池短路的安全隐患问题，且该电池在0.5C倍率下长充放电循环只有200周次，性能无法满足长循环寿命的需求。采用原位紫外光引发聚合的方式作为改善正极与电解质界面的手段，通过改善电解质的制备方法、优化电解质材料分布均一性、制备复合电解质、利用液体浸润电极界面并在电极原位聚合，可以实现正极与固态电解质一体式结构的设计，从理论上可以克服正极材料与电解质界面接触不佳的难题。

中国专利CN112201847A公开了一种复合固态电机子膜及其制备方法与应用，在该复合固态电解质膜中，柔性聚合物作为聚合物固态电解质的骨架，所加入的有机纳米纤维具有高强度与磨练，机械性能大大提高，无机氧化物陶瓷填料具有高比表面积，且表面富含路易斯酸位，增加固态电解质膜捕获TFSI^-负离子能力，抑制聚合物结晶并促进Li⁺解离，使复合固态电解质膜具有优异的电化学性能；有机纳米纤维和无机氧化物陶瓷颗粒可以协同降低聚合物的结晶度，从而促进锂盐的解离，增加界面上的离子传输途径，得到优异的离子电导率，结合聚合物的柔性与无机颗粒的刚性，实现了正负极的良好接触，最终制得的复合固态电解质膜具有高电化学性能和高机械性能。然而，该专利所制备的固态电解质在60℃温度下进行电池测试，没有在室温条件下进行测试，这是由于聚氧化乙烯在室温条件下离子电导率太低，离子传导能力差，因此限制了该发明专利在室温条件下的应用。此外该电解质在长循环充放电测试时，只进行了100次充放电循环测试，不足以证明该电解质能够应用在锂电池中。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供原位紫外光固化纳米纤维复合固态电解质的制备方法及应用，以克服现有技术所存在的问题。

本发明采用的技术方案如下：一种原位紫外光固化纳米纤维复合固态电解质的制备方法，包括以下步骤：

S1、通过静电纺丝方法得到纳米纤维有机物前驱体，除去纳米纤维有机物前驱体纺丝溶剂后，得到纳米纤维有机物膜，备用；

S2、选取弹性有机聚合物单体、锂盐、增塑剂、光敏固化剂以及交联剂按一定比例加入到混合容器中，搅拌分散均匀，得到混合溶液；

S3、制备带有活性正极材料的正极极片，放入聚四氟乙烯的模具中，将 S1所制备的纳米纤维有机物膜放置在极片上，再将S2所得的混合溶液按一定质量比平铺在纳米纤维有机物膜和正极极片上；

S4、选择一定功率的紫外灯，将S3的模具置于紫外灯下照射一定时间，即得。

在本发明中，纳米纤维有机物前驱体选自聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚环氧乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚(偏二氟乙烯-co- 六氟丙烯)中的一种。纳米纤维有机物前驱体主要有以下技术优势：1、纳米纤维结构具有连续3D导离子路径，能够好地为锂离子提供传输通道，同时，纳米纤维有机物所具有的强极性键位还能够提供大量活性位点，促进锂离子的传输，能够有效提高电解质的离子电导率；2、纳米纤维结构的机械强度高，能够有效抵抗锂枝晶的破坏，同时其柔韧性和厚度方面也表现优异，为锂离子电池的循环稳定性和安全性提供了有效保障；3、纳米纤维结构具有非常高的孔隙率，能够更加有效的吸收弹性有机聚合物单体，避免弹性有机聚合物单体与极片正极材料接触时，产生的表面张力影响电解质与负极的接触效果。

在本发明中，所述弹性有机聚合物单体选自丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯的一种；所述锂盐选自双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、氯化锂、三(五氟乙基)三氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟二草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、碳酸锂中的一种或多种组合。

在本发明中，所述光敏引发剂为2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮、1-羟基环已基苯基甲酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮和安息香双甲醚BDK 中的一种；所述交联剂为聚乙二醇双丙烯酸酯；所述增塑剂为氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、磷酸三乙酯、聚碳酸酯和碳酸二乙酯的一种或多种组合。增塑剂的加入能够浸入到固态聚合物体系中，增加体系中无定型区域，降低体系结晶度，最终降低体系玻璃化温度，玻璃化温度降低会伴随室温条件下电解质与电极间接触性能的提高，最终提高电池性能，减少锂枝晶的生成，改善了电极与电解质的界面接触，提高了电池的安全性能。

在本发明中，所述聚合物单体和锂盐的摩尔比为10-20：1，例如可以是 10:1、13：1、15:1、17:1、18:1、20:1等。所述光敏引发剂和聚合物单体的质量比为0.5-2：100，例如可以0.5:100、0.7:100、0.8:100、1:100、1.1:100、1.3:100、 1.5:100、2:100等，光敏引发剂的用量不宜过多或过少，过多会导致电解质膜有发黄现象，且过量的光敏引发剂对于电解质膜的电化学性能也会存在一定的影响。进一步，所述交联剂和聚合物单体的质量比为0.5-2：100，例如可以 0.5:100、0.7:100、0.8:100、1:100、1.1:100、1.3:100、1.5:100、2:100等。进一步，所述增塑剂与聚合物单体的质量比为0.3-0.5：1，例如可以是0.3:1、0.33:1、0.35:1、0.36:1、0.38:1、0.4:1、0.42:1、0.45：1、0.46：1、0.47：1、0.48:1、 0.5:1等，增塑剂的用量不宜过多或过少，过少会导致聚合物聚合之后玻璃化转变温度较高，材料变脆；过多会导致电解质膜玻璃化转变温度较低，变得很粘稠，机械性能变差。

在本发明中，所述紫外灯的光照功率为200W，光照时间为5-15min，具体光照根据实际需要选择，紫外光源到膜的垂直距离为20-30cm，波长365nm。

在本发明中，静电纺丝的工艺参数为：静电压12-17kV，纺丝距离10-15cm，纺丝液流速为1-1.5mL/h，纺丝转鼓转速为100-350rpm。

进一步，纳米纤维有机物膜的厚度不易过厚或过薄，过薄会导致电解质性能达不到要求，过厚则会导致本体电阻较高，影响材料电池性能。通过试验总结得到，纳米纤维有机物膜的厚度为20-80μm比较合适。

进一步，纳米纤维有机物膜的纤维直径也不宜过细或过粗，通过试验总结得到，纳米纤维有机物膜的纤维直径为100-300nm比较合适。

进一步，纳米纤维有机物膜与聚合物单体的质量比为0.3-1：1比较合适。

进一步，本发明还包括一种原位紫外光固化纳米纤维复合固态电解质，所述原位紫外光固化纳米纤维复合固态电解质由上述制备方法制备得到。

进一步，所述原位紫外光固化纳米纤维复合固态电解质的厚度为150-300 μm比较合适，具体参数可根据实际生产情况选择。相应地，该复合固态电解质的厚度不宜过薄或过厚，过薄会导致整个体系机械性能下降，锂枝晶穿透膜导致电池短路，过厚则会导致本体电阻较高，影响材料电池性能。

进一步，本发明还包括一种原位紫外光固化纳米纤维复合固态电解质在固态电池中的应用，所述固态电池的电解质隔膜为上述原位紫外光固化纳米纤维复合固态电解质，固态电池的正极活性物质为钴酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料、尖晶石镍锰酸锂材料和富锂锰材料中的一种或多种；固态电池的负极活性物质石墨、硅基材料、软碳、硬碳和金属锂中的一种或多种，固态电池采用传统方法制备极片，组装即得到具有三明治结构的固态电池。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明采用纳米纤维聚合物膜作为基底，其纳米纤维结构具有连续3D 导离子路径，能够好地为锂离子提供传输通道，而且纳米纤维膜还能够提供大量活性位点，进而促进锂离子的传输，能够有效提高电解质的离子电导率；

2、本发明采用纳米纤维有机物膜作为基底，纳米纤维结构的机械强度高，能够有效抵抗锂枝晶的破坏，同时其柔韧性和厚度方面也表现优异，为锂离子电池的循环稳定性和安全性提供了有效保障；

3、本发明针对传统固态电解质固-固界面接触较差的问题，在原位紫外光引发聚合的基础上，采用原位紫外聚合制备固态电解质、原位构筑界面层结合的方法，以烯酸类弹性有机聚合物单体作为前驱体，并引入成膜添加剂和无机物原位形成负极界面层和正极缓冲层，一步法构筑了“负极-界面保护层-固态电解质-界面缓冲层-正极”一体式固态电池，为固态电池的分析和控制打下坚实的基础；

4、在本发明中，弹性有机聚合物单体溶液滴加在正极极片上时，由于表面张力会导致液体在极片表面分布不均匀，与负极锂片接触时会存在部分空隙导致界面阻抗增加，本发明采用静电纺丝纳米纤维膜作为中间层，可以通过吸附弹性有机聚合物单体溶液来研究前驱体溶液在正极极片上的分散均匀性，同时利用纳米纤维膜比表面积高且强极性官能团的优势，对锂离子在纳米纤维膜中的传导行为进行研究，从原理上搞清了纳米纤维复合后固态电池中锂离子传导路径模型的形成机理，为纳米纤维材料在固态锂金属电池中的应用提供理论支撑。

附图说明

图1为实施例1的电化学窗口图；

图2为实施例1所得固态电池在25℃、倍率为0.1C的条件下的充放电曲线图；

图3为实施例1的固态电解质膜实物图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种原位紫外光固化纳米纤维复合固态电解质，其制备方法包括如下步骤：

S1.1、将一定质量的PVDF粉末加入到体积比为7:3的DMAc和丙酮混合溶剂中，制备浓度为12wt％的PVDF纺丝溶液；

S1.2、将配好的PVDF纺丝溶液用磁力搅拌器搅拌12h，再用超声波清洗器进行超声脱泡1h，得到透明的混合均匀的纺丝液；

S1.3、用注射器抽取一定量的纺丝液，将其置于注射泵上，选用内径为 0.5mm的平口针头，将高压静电发生器的正极与针头相连，负极或接地线与接收屏相连，调整针头与接收屏的距离为12cm，缓慢升高打压至15KV,调节注射泵的流速为1.1mL/h，纺丝液经高压电场作用从针头喷出，经拉伸劈裂等过程，最终沉积在接收屏上，用纺丝时间控制电纺膜的厚度为50μm，最后将所得的无纺纤维膜置于烘箱中60℃下干燥24h以上，使纺丝溶剂完全挥发，得到纳米纤维PVDF膜，其中纤维直径控制在100-300nm；

S2.1、将纳米纤维PVDF膜放在真空干燥箱中60℃干燥12h，备用；

S2.2、为避免锂盐水解，将LiTFSI存放于手套中保存，备用；

S2.3、称取一定质量LiTFSI，增塑剂(氟代碳酸乙烯酯和磷酸三乙酯与单体质量比为0.5：1)溶解在的丙烯酸丁酯(BA)中并在室温下搅拌1h，将交联剂PEGDA和紫外光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙基酮(HMPP)加入BA溶液中，并连续搅拌1h，引发剂HMPP的量为丙烯酸丁酯质量的1％， PEGDA的用量为丙烯酸丁酯质量的1％，得到搅拌均匀的PEGDA/BA/LiTFSI 混合物；

S3、将带有正极活性材料的正极极片放置于聚四氟乙烯(PTFE)模具上，再将S2.1的纳米纤维PVDF膜平铺在正极极片上，将PEGDA/BA/LiTFSI混合物倒入上述聚四氟乙烯模具中，其中，纳米纤维PVDF膜与BA的质量比为 0.5:1；

S4、将聚四氟乙烯模具放于暗箱中的紫外光下照射10min，使用的紫外光波长为365nm，照射完后置于真空干燥箱中，在45℃下继续干燥24h，即可获得厚度约为200μm的原位紫外光固化纳米纤维复合固态电解质。

固态电池的制备

将上述制备得到的原位紫外光固化纳米纤维复合固态电解质作为电解质膜，采用磷酸铁锂活性材料制备正极电极片，负极采用锂金属片为负极电极片，用切片机裁剪为直径为18mm、16mm和16mm的圆片，组装三明治结构扣式固态电池。采用直径为16mm的不锈钢片组装三明治结构固态电池测试固态电解质交流阻抗。采用直径为16mm的锂金属片组装三明治结构固态电池测试固态电解质室温离子电导率。

实施例2

一种原位紫外光固化纳米纤维复合固态电解质，其制备方法包括如下步骤：

S1.1、将一定质量的PEO粉末加入到水溶剂中，制备浓度为8wt％的PEO 纺丝溶液；

S1.2、将配好的PEO纺丝溶液用磁力搅拌器搅拌12h，再用超声波清洗器进行超声脱泡1h，得到透明的混合均匀的纺丝液；

S1.3、用注射器抽取一定量的纺丝液，将其置于注射泵上，选用内径为0.5mm的平口针头，将高压静电发生器的正极与针头相连，负极或接地线与接收屏相连，调整针头与接收屏的距离为15cm，缓慢升高打压至13KV,调节注射泵的流速为1.2mL/h，纺丝液经高压电场作用从针头喷出，经拉伸劈裂等过程，最终沉积在接收屏上，用纺丝时间控制电纺膜的厚度约为40μm，最后将所得的无纺纤维膜置于烘箱中60℃下干燥24h以上，使纺丝溶剂完全挥发，得到纳米纤维PEO膜，其中纤维直径控制在100-300nm；

S2.1、将纳米纤维PEO膜放在真空干燥箱中60℃干燥12h，备用；

S2.2、为避免锂盐水解，将LiTFSI存放于手套中保存，备用；

S2.3、称取一定质量LiTFSI、氟代碳酸乙烯酯和磷酸三乙酯(与单体质量比为0.5：1)溶解在的丙烯酸丁酯(BA)中并在室温下搅拌1h，将交联剂PEGDA 和紫外光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙基酮(HMPP)加入BA溶液中，并连续搅拌1h，引发剂HMPP的量为丙烯酸丁酯质量的1％，PEGDA的用量为丙烯酸丁酯质量的1％，得到搅拌均匀的PEGDA/BA/LiTFSI混合物；

S3、将带有正极活性材料的正极极片放置于聚四氟乙烯(PTFE)模具上，再将S2.1的纳米纤维PEO膜平铺在正极极片上，将PEGDA/BA/LiTFSI混合物倒入上述聚四氟乙烯模具中，其中，纳米纤维PEO膜与BA的质量比为0.6:1；

S4、将聚四氟乙烯模具放于暗箱中的紫外光下照射10min，使用的紫外光波长为365nm，照射完后置于真空干燥箱中，在45℃下继续干燥24h，即可获得厚度约为200μm的原位紫外光固化纳米纤维复合固态电解质。

固态电池的制备

将以上制备得到的原位紫外光固化纳米纤维复合固态电解质，采用钴酸锂活性材料制备正极电极片，负极采用锂金属片为负极电极片，用切片机裁剪为直径为18mm、16mm和16mm的圆片，组装三明治结构扣式固态电池。

实施例3

固态电池的制备

采用实施例1得到的原位紫外光固化纳米纤维复合固态电解质作为电解质膜，采用钴酸锂活性材料制备正极电极片，负极采用锂金属片为负极电极片，用切片机裁剪为直径为18mm、16mm和16mm的圆片，组装三明治结构扣式固态电池。

对比例1

对比例1与实施例1相同，其不同之处在于，对比例1没有添加纳米纤维 PVDF膜，其他均与实施例1相同。

对比例2

对比例2与实施例1相同，其不同之处在于，对比例2添加与纳米纤维 PVDF膜等质量的普通PVDF聚合物颗粒，其他均与实施例1相同。

对比例3

对比例3与实施例1相同，其不同之处在于，对比例3未加入增塑剂。

对比例4

对比例4与实施例1相同，其不同之处在于，对比例4的增塑剂加入量为丙烯酸丁酯质量的100％。

对比例5

对比例5与实施例1相同，其不同之处在于，对比例5的电纺膜的厚度为 150μm。

对比例6

对比例6与实施例1相同，其不同之处在于，对比例6中纳米纤维有机物膜的纤维直径为500-600nm。

试验结果

表1实施例1与对比例1-6的离子电导率试验结果

样品	离子电导率	测试温度
			实施例1	5.1*10<sup>-4</sup>S/cm	25℃
对比例1	4.2*10<sup>-5</sup>S/cm	25℃
			对比例2	8.7*10<sup>-5</sup>S/cm	25℃
对比例3	5.2*10<sup>-7</sup>S/cm	25℃
			对比例4	2.8*10<sup>-4</sup>S/cm	25℃
对比例5	4.8*10<sup>-4</sup>S/cm	25℃
			对比例6	2.5*10<sup>-4</sup>S/cm	25℃

由表1可以得到，实施例1的室温电导率为5.1×10^-4S/cm，对比例1与实施例相比，在没有添加纳米纤维PVDF膜的情况下，其电导率为4.2×10^-5S/cm，低于实施例1，由此说明纳米纤维PVDF膜的引入能够显著提高离子电导率，同时，通过发明人成因分析得到如下结论：纳米纤维PVDF膜的加入能够改善整个电解质的无定型区域，纳米纤维PVDF膜本身具有很多的活性位点，能够提供一定的离子传导性，加入到基体中能够有效提高离子电导率，因此实施例 1电导率高于对比例1。

进一步，在对比例3中，对比例3由于未加入增塑剂，体系玻璃化转变温度太高，晶相区域增加，锂离子在体系中的传导受到阻碍，因此离子传导率大幅度下降。对比例4加入了与单体质量2：1的量，虽然离子电导率提高了，但是体系呈现粘流态，机械性能大幅度下降，无法有效成膜。

进一步，对比例5选择了厚度较大的纳米纤维膜，与实施例1相比仅有厚度增加，对离子传导没有影响，因此锂离子传导率没有太大变化。对比例6，选择了纤维直径较大的纳米纤维膜，由于直径变大，整个体系活性位点减少，因此离子传导率降低。

进一步，通过对比实施例1和对比例2可以得到：首先，在制备过程中，对比例2中的普通PVDF聚合物颗粒容易发生团聚现象，由此导致膜不均匀，最终其离子电导率仅为8.7×10^-5S/cm，虽然高于对比例1，但离子电导率提高不明显；同时，传统颗粒PVDF与纳米纤维PVDF相比，其比表面积低，活性位点少，离子传导位点减少，与本发明的实施例1相比，其离子传导率较低。

进一步，宽的电化学窗口是高能量密度锂金属电池的重要指标。如图1所示，根据在25℃下进行的线性扫描伏安法(LSV)的结果，实施例1的电化学窗口为5.0V，这表明该电解质在5.0V以下具有电化学稳定性，因此可以运用于锂金属电池中。

进一步，从图2中可以看到，以磷酸铁锂为正极的扣式电池中，实施例1 的放电容量为163mAh/g，接近磷酸铁锂理论容量170mAh/g，表面该电解质在磷酸铁锂电池中可以得到有效应用。

进一步，实施例1与对比例3和4的固态电池体系的玻璃化温度测试结果如表2所示：

表2实施例1与对比例3和4的固态电池玻璃化温度测试结果

样品	玻璃化转变温度
		实施例1	-32℃
对比例3	52℃
		对比例4	-70℃

由表2可以得到，由于没有加入增塑剂，对比例3的玻璃化转变温度要高于实施例1与对比例4。而对比例4加入了过量的增塑剂，其玻璃化转变温度低于实施例1。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种原位紫外光固化纳米纤维复合固态电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过静电纺丝方法得到纳米纤维有机物前驱体，除去纳米纤维有机物前驱体纺丝溶剂后，得到纳米纤维有机物膜，备用；

S2、选取弹性有机聚合物单体、锂盐、增塑剂、光敏固化剂以及交联剂按一定比例加入到混合容器中，搅拌分散均匀，得到混合溶液；

S3、制备带有活性正极材料的正极极片，放入聚四氟乙烯的模具中，将S1所制备的纳米纤维有机物膜放置在极片上，再将S2所得的混合溶液按一定质量比平铺在纳米纤维有机物膜和正极极片上；

S4、选择一定功率的紫外灯，将S3的模具置于紫外灯下照射一定时间，即得。

2.如权利要求1所述得原位紫外光固化纳米纤维复合固态电解质的制备方法，其特征在于，所述的纳米纤维有机物前驱体选自聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚环氧乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)中的一种。

3.如权利要求1所述得原位紫外光固化纳米纤维复合固态电解质的制备方法，其特征在于，所述弹性有机聚合物单体选自丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯的一种；所述锂盐选自双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、氯化锂、三(五氟乙基)三氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟二草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、碳酸锂中的一种或多种组合。

4.如权利要求1所述得原位紫外光固化纳米纤维复合固态电解质的制备方法，其特征在于，所述光敏引发剂为2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮、1-羟基环已基苯基甲酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮和安息香双甲醚BDK中的一种；所述交联剂为聚乙二醇双丙烯酸酯；所述增塑剂为氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、聚碳酸酯和碳酸二乙酯的一种或多种组合。

5.如权利要求1所述得原位紫外光固化纳米纤维复合固态电解质的制备方法，其特征在于，所述聚合物单体和锂盐的摩尔比为10-20：1；所述光敏引发剂和聚合物单体的质量比为0.5-2：100；所述交联剂和聚合物单体的质量比为0.5-2：100；所述增塑剂与聚合物单体的质量比为0.3-0.5：1。

6.如权利要求1所述得原位紫外光固化纳米纤维复合固态电解质的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，所述紫外灯的光照功率为100-300W，光照时间为5-15min，紫外光源到膜的垂直距离为20-30cm。

7.如权利要求1所述得原位紫外光固化纳米纤维复合固态电解质的制备方法，其特征在于，静电纺丝的工艺参数为：静电压12-17kV，纺丝距离10-15cm，纺丝液流速为1-1.5mL/h，纺丝转鼓转速为100-350rpm；纳米纤维有机物膜的厚度为20-80μm，纤维直径为100-300nm，纳米纤维有机物膜与聚合物单体的质量比为0.3-1：1。

8.一种原位紫外光固化纳米纤维复合固态电解质，其特征在于，所述原位紫外光固化纳米纤维复合固态电解质由上述权利要求1-7任一所述的制备方法制备得到。

9.如权利要求8所述的原位紫外光固化纳米纤维复合固态电解质，其特征在于，所述原位紫外光固化纳米纤维复合固态电解质的厚度为150-300μm。

10.一种原位紫外光固化纳米纤维复合固态电解质在固态电池中的应用，其特征在于，所述固态电池的电解质膜为权利要求8或9所述的原位紫外光固化纳米纤维复合固态电解质，固态电池的正极活性物质为钴酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料、尖晶石镍锰酸锂材料和富锂锰材料中的一种或多种；固态电池的负极活性物质石墨、硅基材料、软碳、硬碳和金属锂中的一种或多种。

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