有机无机复合锂离子电池固态电解质专利分析

随着新能源汽车产业的飞速发展,传统液态电解质已经不能满足市场需求,固态电解质因其安全和能量密度优势已经成为未来发展的理想方向。然而由于无机电解质界面性能差和聚合物电解质材料离子电导率低的固有缺陷,严重阻碍了其实际应用,兼具无机电解质离子电导率高、力学性能好以及有机电解质柔韧性好且不与锂金属反应的复合体系固态电解质已经成为当前研究热点。为了解有机无机复合锂离子电池固态电解质发展态势,本文基于智慧芽Patsnap专利数据库检索结果,总结了全球及中国专利申请数量变化趋势和法律状态,对比了专利主要来源国和主要申请人情况,梳理了技术手段和技术效果之间的关系,重点从有机、无机、添加剂等材料组成,物理共混、三维、多层等复合方式以及特定制备工艺三个维度总结分析了专利技术发展情况。研究发现,我国在有机无机复合锂离子电池固态电解质专利布局方面具有数量优势,但目前申请人较为分散,且技术保护更多限于材料本身,建议加强合作交流,以及对上下游产业的整体技术保护,技术发展方向方面,高无机相用量的三维复合体系具有更佳的综合性能,但从产业化角度,聚合物填充无机颗粒体系可能发展得更快。

有机—无机复合型聚合物电解质的研究进展

聚合物电解质是现在锂离子电池研究领域的热点 ,有机 -无机复合型聚合物电解质 (CSPE)是现在聚合物电解质的研究主流。在聚合物电解质中添加无机粉末 ,特别是纳米材料 ,大大改善了聚合物电解质的机械性能、离子导电性能以及界面稳定性能。对CSPE性能进行了评价 ,对在CSPE中添加无机粉末性能改善机理作了概括和探讨 。

无机填料在复合固态电解质中的作用机制研究进展

全固态锂电池以其良好的安全性和更高的能量密度受到广泛关注,而固态电解质是决定固态电池性能的关键材料。由聚合物基体和无机填料组成的无机/有机固体复合电解质因其优良的可设计性而显示出广阔的应用前景。其中,锂离子传导能力是复合电解质性能的决定性因素,而无机填料对提升锂离子传导有重要作用。本文列举了典型无机填料的种类,总结了不同种类填料对加速锂离子输运过程的作用机理,讨论了无机填料的添加量、颗粒大小、分散性、形态对提升离子电导率的影响规律。除此之外,还归纳了无机填料对电化学窗口、锂离子迁移数、力学性能等其他性能的影响。

静电自组装聚电解质/有机染料插层蒙脱土光致变色纳米复合膜

从构筑静电自组装聚电解质 /有机染料插层蒙脱土光致变色纳米复合膜所必需的基本纳米构件有机染料插层蒙脱土光致变色纳米复合物的设计出发 ,制备了具有光致变色功能的蒙脱土 /阳离子偶氮染料 (GTL)插层纳米复合物 .研究发现 ,插入蒙脱土层间的GTL热稳定性大幅度提高 .由于GTL在纳米受限空间的超分子有序结构共轭 ,使偶氮基团的光吸收带发生了高达 91nm的显著红移 .使用该插层纳米复合物构件与阳离子聚电解质 (PDAC)通过静电自组装得到了生长均匀、排列规整有序的光致变色聚电解质

原位聚合制备有机累托石/聚甲基丙烯酸甲酯纳米复合凝胶聚合物电解质

通过自由基引发,以有机增塑剂为溶剂,用原位聚合的方式制备出有机累托石/聚甲基丙烯酸甲酯[organic-modified rectorite/poly(methyl methacrylate),OREC/PMMA]凝胶聚合物电解质(gel polymerel ectrolyte,GPE),研究了不同的分散工艺对纳米GPE(nano-GPE,NGPE)膜性能的影响。通过X射线衍射和透射电镜探讨NGPE的微观结构,并初步研究了NGPE膜的离子电导率(σ)和5%质量损失率对应的初始热分解温度(θi)。结果表明:OREC片层精细呈解离状,良好地分散在凝胶体系中。随OREC添加质量(下同)的增加,NGPE的σ及θi均呈现先增大后减小的趋势。当OREC的添加量为5%时,具有较高的σ和θi。

功能硅烷在有机-无机复合固态电解质中的应用研究进展

有机-无机复合固态电解质不仅具有聚合物电解质的柔韧性和界面相容性,还能显著提高离子传导性和力学性能。然而,构建良好的填料/聚合物分散体系是制备此类复合电解质的难点,设计新型有强相互作用的功能化填料以调控界面渗流结构也面临巨大挑战。通过功能硅烷对无机填料进行化学键联改性或原位合成是解决无机填料与聚合物间分散性和界面相容性问题的有效策略。本文综述了在复合固态电解质中利用功能硅烷对无机填料进行表面改性和原位合成、功能硅烷作为复合固态电解质的交联中心和制备离子胶类复合固态电解质四方面的研究进展,重点阐述了硅烷功能化填料与固态电解质结构和性能之间的关系。最后对功能硅烷在有机-无机复合固态电解质中的应用研究进行了总结和展望。

高锂离子电导的有机-无机复合电解质的渗流结构设计

固态聚合物电解质被认为是解决传统液态锂金属电池安全隐患和循环性能的关键材料,但仍然存在离子电导率低,界面兼容性差等问题。近年来,基于无机填料与聚合物电解质的高锂离子电导的有机-无机复合电解质备受关注。根据渗流理论,有机-无机界面被认为是复合电解质离子电导率改善的主要原因。因此,设计与优化有机-无机渗流界面对提高复合电解质离子电导率具有重要意义。本文从渗流结构的设计出发,综述了不同维度结构的无机填料用于高锂离子电导的有机-无机复合电解质的研究进展,并对比分析了不同渗流结构的优缺点。基于上述评述,展望了有机-无机复合电解质的未来发展趋势和方向。

有机/无机复合电解质及其在SO_2传感器中的应用

制备了一种以聚乙烯醇(Poly(vinyl alcohol),PVA)为基,掺杂物为钨硅酸(silicotungstic acid,STA,SiO2.12WO3.26H2O)和二氧化硅的新型有机/无机复合电解质膜。FTIR及XRD分析表明,STA和SiO2被掺杂进复合电解质中;TGA和DSC分析表明,此种复合电解质膜具有很好的热稳定性,能承受115℃的高温。将复合电解质膜应用于SO2传感器中,传感器电流响应信号与SO2气体浓度有较好的线性关系。这种新型的电解质应用于传感器中,能消除液体电解质传感器易漏液或干涸带来的弊端,具有很好的研究价值。

基于有机-无机复合固态电解质膜的全固态锂电池制备与性能研究

在聚合物电解质中添加Li7La3Zr1 4Ta0 6O12(LLZTO)粉体可以降低聚合物材料的结晶度,促进锂离子迁移,进而提高固态电解质的离子电导率。以双三氟甲基磺酸亚酰胺锂(LiTFSI)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)以及LLZTO粉体为原料制备了不同LLZTO含量的氧化物-聚合物复合固态电解质。研究发现,添加质量分数20%LLZTO的固态电解质具有较高的离子电导率以及高机械强度,同时具有更宽的电化学窗口(5.5V)。所制备的复合正极/固态电解质/复合负极全固态锂离子软包电池首次充放电比容量分别为176.32和143.31mAh/g,首次库伦效率为81.3%,25次循环后电池放电容量保持率维持在93%以上。此外,循环前后阻抗变化较小,表现出较好的界面稳定性。

有机无机复合固态电解质的制备及电性能研究

本文以聚环氧乙烯(PEO)为基体,添加无机固态电解质颗粒(LA),通过超声分散法制备出电化学性能优异且具有自支撑柔性的有机无机复合固态电解质膜,并组装扣式电池测试电性能,包括离子电导率、电化学窗口、锂离子迁移数及界面阻抗,得出LA对电解质膜电性能的影响。

纳米-亚微米级复合材料对褐潮土有机无机复合体含量及各粒级复合体中C、N、P含量与分布的影响

通过盆栽试验研究了纳米．亚微米级复合材料对褐潮土各粒级复合体组成及其中C、N、P含量与分配的影响。结果表明，1）施入纳米-亚微米级复合材料后，褐潮土各粒级复合体的含量较对照发生了改变，F1（〈2μm）和B（10-50μm）粒级含量降低，F2（2～10μm）和F4（50～100μm）粒级含量增加。2）纳米-亚微米级复合材料可提高土壤及各粒级中C、N、P的含量，而增加幅度因材料而异；蒙脱土纳米-亚微米级复合物〉高岭土纳米-亚微米级复合物〉塑料纳米-亚微米级复合物。3）F3（10-50μm）粒级中有机碳、全氮、全磷含量较低，但该粒级复合体含量占土壤固相的比重最大，因此该粒径中C、N、P对土壤肥力的贡献较大。4）纳米-亚微米级复合材料使土壤的有机碳、氮、磷在各粒级复合体中分配系数的增加以F2（2～10μm）粒级最高，说明各养分进入F2粒级最多，表明该粒级对土壤养分的转化和平衡起着重要的调节作用。

有机-无机纳米复合材料的研究进展

综述了有机－无机纳米复合材料的最新发展，包括该类材料的制备方法、性能研究和应用前景．三种主要的纳米复合技术为溶胶－凝胶法、嵌入法和纳米微粒填充法．纳米复合材料的光学和磁学等性能可用Ｍａｘｗｅｌ形态理论、层状结构理论和分形结构理论等来研究．这类材料已在力学、热学、电学、磁学、光学、宇航和生物仿生等领域表现出广泛的应用前景．

无机-有机纳米复合材料研究进展

对有机 -无机纳米复合材料的结构、性质和应用等方面的研究进展进行了综述。

溶胶-凝胶法制备有机-无机纳米复合材料

溶胶－凝胶法以其温和的反应条件，尤其是低的反应温度成为有机－无机纳米复合材料制备的最有效的方法．本文根据合成路线的不同，分５个方面对用溶胶－凝胶法制备复合材料进行概要介绍．

无机/有机纳米复合材料的研究进展

分析总结了聚合物基无机纳米复合材料的各种制备方法、性质及其应用 ,并对今后的发展作了展望。

有机—无机纳米复合材料的制备方法

本文综述了无机—有机纳米复合材料的制备方法 ,介绍了其结构和性质 ,并展望了其应用前景。

有机/无机纳米复合相变储能材料的制备

利用十六烷基三甲基溴化铵 (CTAB)嵌入到具有层状结构的膨润土层间 ,使膨润土层间得到改性 ;通过交换反应 ,使三羟甲基丙烷和新戊二醇嵌入膨润土层间而制得有机 /无机纳米复合相变储能材料。利用 X射线衍射 (XRD)和差示扫描量热法 (DSC)对制得的有机 /无机纳米复合相变储能材料进行了表征。

紫外辐照同步合成无机-有机聚合物纳米复合材料

采用紫外辐照法成功合成了ＣｄＳ－聚丙烯酰胺（ＣｄＳ－ＰＡＭ）、Ａｇ－聚丙烯酸胺（Ａｇ－ＰＡＭ）等无机－有机聚合物纳米复合材料。在紫外辐照过程中，无机相纳米粒子的生成和聚丙烯酰胺（ＡＭ）单体的有机聚合反应同步发生，使得生成的无机相纳米微粒均匀分散在有机聚合物基质中。实验发现，无机离子的存在可促进有机单体的聚合，而有机单体的聚合又可阻止无机相纳米粒子的团聚。这同时也为制备其它无机－有机聚合物纳米复合材料提供了一条有效的新途径。

有机-无机纳米复合材料的合成、性质及应用前景

综述了近年来有机-无机纳米复合材料的合成、性质以及应用等方面的发展概况。

有机/无机纳米复合材料的制备方法

有机 /无机纳米复合材料是由有机高聚物和无机纳米材料复合而成。目前有 3种制备方法 :插层复合法 ,溶胶 凝胶法和超微无机粒子直接分散法。