[發明專利]一種固體聚合物電解質及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010825384.6
• 申請日: 2020-08-17
• 公開（公告）號: CN111952664A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 譚強強;婁平平;王鵬飛;董子杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;H01M10/058;H01M10/0525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明涉及一種固體聚合物電解質及其制備方法和應用，所述固體聚合物電解質包括鋰鹽和硫化的聚有機硅氧烷?聚乙二醇嵌段共聚物。本發明通過在聚乙二醇上引入有機硅氧烷鏈段，形成嵌段共聚物，與鋰鹽混合并硫化得到固體聚合物電解質，從而獲得優異的耐高溫性能和耐高壓性能，不易燃燒和爆炸，安全性高，同時兼具良好的電化學性能。

技術領域

本發明涉及鋰電池技術領域，尤其涉及一種固體聚合物電解質及其制備方法和應用。

背景技術

目前液態電解質的鋰離子電池在電動車和智能電子產品等方面的一些應用越來越難以滿足消費者的長續航要求。為了制備更高能量密度的電池，研究者們將Li金屬作負極與硫、空氣(氧)或高含量層狀鎳氧化物的正極結合來。此時，由于有機溶劑電解質自身存在安全性隱患，促使人們加快對固態電解質、離子液體、聚合物及其組合的研究。

高聚物固體電解質是指一類具有高離子傳導性的高分子和金屬鹽的復合物，主要用干電池、電致變色器件、傳感器、大容量電容器等。這種高分子材料雖為固體，但仍具有液體電解質溶解金屬鹽、傳遞離子遷移的特性。一般選用玻璃化溫度低、極性大、無定形結構的高分子材料，其中以聚醚高分子及其衍生物最為常見。鹽類多使用低解離能的堿金屬、堿土金屬鹽。與液體電解質和無機固體電解質相比，高聚物固體電解質具有容易加工成型、能制成大面積均勻的薄膜、重量輕；無漏液現象以及可撓性好、耐沖擊、與電極材料接觸性能良好等優點。但是，目前市面上的固體聚合物電解質產品較少，且電化學性能大打折扣。

CN110518282A公開了一種固體聚合物電解質、固態鋰離子電池。該固體聚合物電解質包括：鋰鹽；共聚物，形成共聚物的單體包括碳酸亞乙烯酯、二醇丙烯酸酯。該發明所提出的固體聚合物電解質，碳酸酯類的單體可使聚合物對鋰離子的溶劑化和遷移率都更高，并且，共聚物鏈中引入柔性單體二醇丙烯酸酯，還可使共聚物的鏈柔性更好，從而提升鋰離子的配位效果和導電性。但是該固體聚合物電解質的耐高壓性能和耐高溫性能仍然有待提升。

CN107851837A公開了一種用于形成固體聚合物電解質膜的有機硅聚醚，所述有機硅聚醚包含雜環部分。所述包含雜環部分的有機硅聚醚可用于提供適用于電化學裝置的電解質組合物。所述包含雜環部分的有機硅聚醚也可用于形成固體聚合物電解質，所述固體聚合物電解質可用于形成固體聚合物電解質膜，所述膜可適用于電化學裝置。但是該固體聚合物電解質的耐高溫高壓性能和電化學性能均有待進一步提升。

CN101407625A公開了一種超支化聚醚型固體聚合物電解質及其制備方法。這種聚合物電解質材料包括聚合物基質材料(A)和聚合物基質材料(B)，鋰鹽(C)。聚合物基質材料A是含有醚氧基團的具有完全無定形結構的超支化聚醚，聚合物基質材料B是具有優良機械性能的聚合物基質材料。這種固體聚合物電解質膜通過揮發溶劑一步法制得，其制備工藝簡便，具有較高的離子電導率和電化學穩定性，并具有良好的機械性能和熱穩定性，可應用于二次鋰離子電池制備。但是該發明制成的固體聚合物電解質的耐高壓性能仍有待提高，以進一步提高安全性。

因此，本領域亟待開發更多種類、安全性能更好的固體聚合物電解質，同時兼具良好的電化學性能。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種固體聚合物電解質，所述固體聚合物電解質具有優異的耐高溫和耐高壓性能，不易燃燒和爆炸，安全性高。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

本發明提供一種固體聚合物電解質，所述固體聚合物電解質包括鋰鹽和硫化的聚有機硅氧烷-聚乙二醇嵌段共聚物。