[發(fā)明專(zhuān)利]一種有機(jī)硅電解質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110879131.1
• 申請(qǐng)日: 2021-08-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113410516B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 湯依偉;鄭世林;雷桂斌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣東薩菲安新材料有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M10/0565
• 分類(lèi)號(hào): H01M10/0565;H01M10/0525
• 代理公司: 北京天盾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11421
• 代理人: 李瓊芳

本發(fā)明提供了一種有機(jī)硅電解質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明中的有機(jī)硅電解質(zhì)是通過(guò)各組分按質(zhì)量百分比反應(yīng)得到預(yù)聚物后交聯(lián)固化，制備得到有機(jī)硅電解質(zhì)；所述預(yù)聚物包括以下質(zhì)量百分比的組分：有機(jī)硅電解質(zhì)基體2~70%，高介電常數(shù)有機(jī)硅5~30%，鋰鹽10~40%，有機(jī)硅電解質(zhì)基體改性無(wú)機(jī)填料1~20%，引發(fā)劑0.1~5%。本發(fā)明通過(guò)合成一種既有導(dǎo)鋰能力又有無(wú)機(jī)顆粒表面改性能力的聚合物單體材料，還能固化成固體電解質(zhì)，通過(guò)與無(wú)機(jī)顆粒的偶聯(lián)改性，使其具有良好的分散能力，構(gòu)建鋰離子導(dǎo)通的特殊界面通道改善電解質(zhì)性能，固態(tài)化的結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了電池的安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰電池材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種有機(jī)硅電解質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

目前，商業(yè)化鋰離子電池電解液主要是溶解有六氟磷酸鋰( LiPF₆ ) 的環(huán)狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯的混合溶劑體系，該體系鋰鹽溶解性好、離子電導(dǎo)率高，在石墨負(fù)極表面能形成穩(wěn)定的固態(tài)電解質(zhì)界面膜( SEI膜)等特點(diǎn)。然而，該類(lèi)材料卻存在易泄露、易揮發(fā)、易燃、抗氧化性不足等缺點(diǎn)，限制了鋰離子電池能量密度的進(jìn)一步提高，并且容易引發(fā)安全事故。

隨著市場(chǎng)對(duì)鋰離子電池能量密度和安全性要求越來(lái)越高，研發(fā)與之匹配的高電壓及高安全電解質(zhì)已成為電解液材料開(kāi)發(fā)的當(dāng)務(wù)之急。

申請(qǐng)?zhí)枮镃N201610055337.1的專(zhuān)利提供了一種新型鋰離子電池用聚合物電解質(zhì)及其制備方法。申請(qǐng)?zhí)枮镃N201010607369.0的專(zhuān)利提供了一種應(yīng)用范圍廣的含聚醚鏈有機(jī)硅胺電解質(zhì)及其在鋰電池中的應(yīng)用，合成的含聚醚鏈有機(jī)硅胺電解質(zhì)具有良好的電化學(xué)性能，但這些電解質(zhì)還存在著力學(xué)性能差、尺寸性能不穩(wěn)定，有一定程度漏液危險(xiǎn)。申請(qǐng)?zhí)枮镃N201610055337.1的專(zhuān)利提供了一種新型鋰離子電池用聚合物電解質(zhì)及其制備方法，通過(guò)將硅甲氧基封端聚醚低聚物作為基體聚合物，以硼酸類(lèi)鋰鹽作為鋰源的同時(shí)催化了基體聚合物的原位交聯(lián)，從而制備端基交聯(lián)的聚合物電解質(zhì)。申請(qǐng)?zhí)枮镃N201710159748.X的專(zhuān)利提供了一種用端硅烷封端聚醚低聚物為預(yù)聚體，導(dǎo)電鋰鹽作為鋰源，有機(jī)溶劑為增塑劑，錫類(lèi)鹽為催化劑交聯(lián)固化而成的聚合物電解質(zhì)及其在鋰離子聚合物電池中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種有機(jī)硅電解質(zhì)及其制備方法，解決電極接觸不良、界面阻抗較大、電導(dǎo)率低、易結(jié)晶，適用溫度范圍窄，力學(xué)性能不理想等問(wèn)題。

本發(fā)明的另一目的在于，提供有機(jī)硅電解質(zhì)在鋰離子電池中的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種有機(jī)硅電解質(zhì)，所述有機(jī)硅電解質(zhì)通過(guò)預(yù)聚物交聯(lián)固化制備得到；所述預(yù)聚物包括以下質(zhì)量百分比的組分：有機(jī)硅電解質(zhì)基體2~70%，高介電常數(shù)有機(jī)硅5~30%，鋰鹽10~40%，有機(jī)硅電解質(zhì)基體改性無(wú)機(jī)填料1~20%，引發(fā)劑0.1~5%。

進(jìn)一步地，所述有機(jī)硅電解質(zhì)基體的化學(xué)通式為：

。

不含長(zhǎng)鏈聚醚的硅甲氧基封端聚醚低聚物或端硅烷封端聚醚低聚物做電解質(zhì)基體，由于不含長(zhǎng)鏈，聚醚硅甲氧基封端聚醚低聚物溶解鋰鹽的能力有限，無(wú)法形成鋰離子長(zhǎng)程導(dǎo)通通道，電解質(zhì)導(dǎo)鋰能力比較低，而端硅烷封端聚醚低聚物做電解質(zhì)基體，僅能由雙鍵進(jìn)行聚合固化，無(wú)法對(duì)無(wú)機(jī)物進(jìn)行偶聯(lián)，與電極材料及無(wú)機(jī)填料表面的結(jié)合會(huì)比較差。本發(fā)明的長(zhǎng)鏈聚醚鏈段則可以與鋰離子相互作用，促進(jìn)其解離，構(gòu)建導(dǎo)通通道，改善鋰離子傳導(dǎo)。且長(zhǎng)鏈聚醚鏈段的存在使得電解質(zhì)保持一定機(jī)械強(qiáng)度的同時(shí)，兼具一定的柔韌性，有利于電池的長(zhǎng)循環(huán)穩(wěn)定性。

進(jìn)一步地，所述有機(jī)硅電解質(zhì)基體改性無(wú)機(jī)填料為有機(jī)硅電解質(zhì)基體改性的納米材料，所述高介電常數(shù)有機(jī)硅為環(huán)狀碳酸酯改性有機(jī)硅。