(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 202111599220.7 (22)申请日 2021.12.24 (71)申请人 上海工程 技术大学 地址 201620 上海市松江区龙腾路3 33号 (72)发明人 张隆兴　杨燕平　史璐伟　姚睿洁　 夏珊珊　王燕　 (74)专利代理 机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 312 25 代理人 褚明伟 (51)Int.Cl. H01M 10/056(2010.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 原位生成二氧化硅复合固态聚合物电解质 及其在锂电池中的应用 (57)摘要 本发明涉及锂离子电池技术领域， 尤其是涉 及原位生成二氧化硅复合固态聚合物电解质及 其在锂电池中的应用。 本发明通过原位生成的方 法将无机填料掺入聚环氧乙烷中， 使SiO2更均匀 的分布于PEO基体中， 同时该材料中SiO2纳米球 和锂盐与PEO基体链相 互作用， 扰乱了聚合物基 体中链段的有序性， 从而降低其结晶度， 并且聚 合物、 锂盐以及无机填料之间产生的相互作用增 大了锂离子传输通道， 从而提高其离子电导率； 且经溶剂蒸发后交错沉积成无纺布纤维结构的 原位SiO2复合固态聚合物电解质具有高孔隙率， 能够进一步提高其电化学性能和 力学性能， 在新 能源汽车、 便携式电子设备、 通讯设备、 智能设 备、 储能等领域发挥越来越重要的作用。 权利要求书2页 说明书8页 附图3页 CN 114335695 A 2022.04.12 CN 114335695 A 1.一种原位 生成SiO2复合固态聚合物电解质的制备 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： (1)溶液配置： 将PEO与第一有机溶剂混匀， 得到PEO溶液； 将氨水与醇混匀或将氨水与 去离子水混匀， 得到氨前体溶 液； (2)第一Si O2纳米球溶液的制备： 将 去离子水调至碱性， 水浴加热并加入正硅酸乙酯， 混 匀后稀释得到第一SiO2纳米球溶液； (3)第二SiO2纳米球溶液的制备： 在第二有机溶剂中依次加入步骤(1)制备得到的PEO溶 液、 氨前体溶液和步骤(2)制备得到的第一SiO2纳米球溶液， 混匀后添加正硅酸乙酯， 得到 第二SiO2纳米球溶液； (4)静电纺丝液的制备： 将步骤(3)得到的第二SiO2纳米球溶液与锂盐混匀后置于真空 烘箱中烘干以除去 有机溶剂， 获得静电纺丝液； (5)原位SiO2复合固态聚合物电解质的制备： 将步骤(4)制备得到的静电纺丝液静电直 喷至接收器， 得到具有纳米纤维结构的原位SiO2复合固态聚合物电解质。 2.根据权利要 求1所述的一种原位生成SiO2复合固态聚合物电解质的制备方法， 其特征 在于， 步骤(1)中， 所述第一有机溶剂选自 乙醚、 乙醇、 乙腈、 四氢呋喃、 丙二腈、 丁二腈、 戊二 腈、 己二腈、 庚二腈、 辛二腈、 壬二腈或癸二 腈中的一种或几种； 所述氨水与醇用量比为(3.2mL： 34.8mL) ‑(4.8mL： 23.2mL)； 所述氨水与去离 子水用量比为(3.2mL： 34.8mL) ‑(4.8mL： 23.2mL)； 所述PEO与第一有机溶剂的用量比为(0.5 6mL： 14.4mL) ‑(0.84mL： 9.6mL)。 3.根据权利要 求1所述的一种原位生成SiO2复合固态聚合物电解质的制备方法， 其特征 在于， 步骤(2)中， 所述 正硅酸乙酯与去离 子水的用量比为(1.68mL： 3 6mL)‑(2.52mL： 24mL)。 4.根据权利要 求1所述的一种原位生成SiO2复合固态聚合物电解质的制备方法， 其特征 在于， 步骤(3)中， 所述第二有机溶剂选自 乙醚、 乙醇、 乙腈、 四氢呋喃、 丙二腈、 丁二腈、 戊二 腈、 己二腈、 庚二腈、 辛二腈、 壬二腈或癸二 腈中的一种或几种； 第二有机溶剂、 氨前体溶液、 第一SiO2纳米球溶液、 正硅酸乙酯的用量比为25 ‑50mL： 8‑ 12mL： 0.08 ‑0.60mL： 0.27 76‑0.4164g。 5.根据权利要 求1所述的一种原位生成SiO2复合固态聚合物电解质的制备方法， 其特征 在于， 步骤(4)中， 所述锂盐选自六氟磷酸锂、 四氟硼酸锂、 高氯酸锂、 双三氟 甲基磺酰亚胺 锂、 双氟磺酰亚胺锂、 二草酸硼酸锂、 二氟草酸硼酸锂、 三氟甲磺酸锂或二(三氟甲基磺酰) 亚胺锂中的一种或几种； 第二SiO2纳米球溶液与锂盐的摩尔比为(4： 1) ‑(16： 1)。 6.根据权利要 求1所述的一种原位生成SiO2复合固态聚合物电解质的制备方法， 其特征 在于， 步骤(4)中， 烘干过程中， 烘干温度为3 5‑80℃， 所述烘干时间为5 ‑24h。 7.根据权利要 求1所述的一种原位生成SiO2复合固态聚合物电解质的制备方法， 其特征 在于， 步骤(5)中， 静电纺丝过程中， 所述接收器为金属网格接收器、 转轴接收器、 笼型转子 接收器、 碟片接收器、 X ‑Y移动台接收器、 条形电极接收器、 环形电极接收器、 片状电极接收 器、 平板接收器、 转盘接收器、 图案化接收器、 水浴接收器或双转轴接收器中的一种。 8.根据权利要 求1所述的一种原位生成SiO2复合固态聚合物电解质的制备方法， 其特征 在于， 步骤(5)中， 静电纺丝过程中， 静电纺丝参数为： 喷头移动速度为0.01 ‑100mm/s， 移动 距离为1‑8000mm， 针管推速为0.001 ‑80mm/min， 纺丝温度为2 0‑80℃， 负电压为1 ‑80kV， 正电权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114335695 A 2压为1‑100kV。 9.一种通过权利要求1 ‑8任一所述方法制备得到的原位生成SiO2复合固态聚合物电解 质。 10.一种如权利要 求9所述的原位生成Si O2复合固态聚合物电解质在制备固态锂电池中 的应用。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114335695 A 3