[发明专利]一种复合固态电解质和固态电池

说明书

本公开提供了一种复合固态电解质和固态电池，本公开的复合固态电解质包括阴离子型离子液体聚合物和无机固态电解质，通过选取配位能力较弱的全氟磺酰亚胺离子作为阴离子型离子液体聚合物的阴离子中心，其对于Li⁺的束缚能力较小，有利于复合固态电解质的电导率和Li⁺迁移数的提高；阴离子型离子液体聚合物与无机固态电解质可以在较宽的比例范围内复合，可以进一步提高复合固态电解质的离子电导率和机械性能。

技术领域

本公开涉及复合固态电解质，具体地，涉及一种复合固态电解质和固态电池。

背景技术

二次锂离子电池具有高能量密度、高工作电压、循环性能好等无可比拟的优点，被广泛应用于可携带的能源装置中。目前，广泛应用的液态电解质易腐蚀正、负极，从而造成电池容量不可逆损失。同时放热反应产生的热量也会使液态电解质分解，从而产生可燃气体，并引起火灾和爆炸等严重安全问题。采用固态电解质可以避开液体电解质的这些弊端，而且其形状可任意剪裁和变化，使得电池设计更容易，质地更轻巧，另外，固态电解质良好的机械强度也使电池具有更好的安全性和持久性。

现有的固态电解质包括聚合物固态电解质和复合固态电解质两种，现有的复合固态电解质主要为含氧化乙烯链段类聚合物与无机物复合的固态电解质，这类电解质是以含氧化乙烯链段与小分子锂盐结合后作为导电单元；其在与无机物复合后，能提升整体的离子电导率和机械性能，但这些无机物往往不能导离子，这就造成电解质的离子电导率低、机械性能较差；同时无机物加入的量一般很低，且与聚合物相容性不好。

发明内容

本公开的目的是提供一种复合固态电解质，该复合固态电解质可以解决现有的复合固态电解质离子迁移慢、电导率低的技术问题。

为了实现上述目的，本公开提供一种复合固态电解质，所述复合固态电解质包括阴离子型离子液体聚合物和无机固态电解质；其中，所述阴离子型离子液体聚合物的结构单元包括选自如下式(1)-式(3)所示结构单元中的任意一种：

式(1)-(3)中，Z各自独立地为单键、C_mH_2m、C_mF_2m、(CH₂CH₂O)_m、(OCH₂CH₂)_m、

W各自独立地为

k各自独立地为1-5的整数，m各自独立地为1-20的整数；X各自独立地为C_qH_2q或C_qF_2q，q各自独立地为1-10的整数；

R_f为C_hF_2h+1，h为0-10的整数；R_f1、R_f2和R_f3各自独立地为C_iH_2i+1或C_iF_2i+1，i为0-10的整数；

阳离子具有如下式(4)-式(10)所示结构中的任意一种：

其中，R₁、R₂、R₃和R₄各自独立地选自C_jH_2j+1或(CH₂CH₂O)_jCH₃，j各自独立地为1-10的整数；

n的取值使得所述阴离子型离子液体聚合物的分子量为1万-50万。