[发明专利]一种有机材料及其制备方法、有机固体电解质及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种有机材料及其制备方法、有机固体电解质及其制备方法和应用；有机材料具有式I结构，其电化学窗口较宽，对金属Li或金属Na稳定。有机材料和锂盐或钠盐混合制备的有机固体电解质，具有较高的电导率和较宽的电化学窗口；本发明能够通过调节有机材料中链段长度、官能团种类从而调控有机固体电解质的硬度、电导率和电化学窗口大小。实验结果表明：有机固体电解质45℃下的电导率为10^‑6～10^‑2S/cm；电化学窗口为4～6V。

技术领域

本发明属于锂离子电池或钠离子电池技术领域，尤其涉及一种有机材料及其制备方法、有机固体电解质及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池和钠离子电池具有比能量高、寿命长、无记忆效应、价格低廉等优点，因此在消费电子、电动汽车和大规模储能上有非常广泛的应用。然而随着社会对于高能量密度和高安全性的强烈需求，液态电池越来越现实出它的弊端：1、能量密度几乎达到极限；2、在提高能量密度的同时，安全性问题也越来越严重；3、存在漏液问题，导致电池污染环境或引起起火爆炸等危险。因此发展全固态电池是一条必经之路。

目前的全固态电池按照电解质分为无机固体电解质和有机固体电解质。其中的有机固体电解质中，PEO基聚合物电池是目前唯一商业化的全固态电池。然而PEO即便在50℃的电导率依然仅有1*10^-5S/cm，在实际的电池体系中，充电截止电位最高只能到3.9V，只能使用一些工作电位比较低的正极材料，而一些高电压正极材料如钴酸锂、层状氧化物、尖晶石氧化物等高能量密度正极材料难以与之匹配，导致电池的能量密度比较低。因此急需开发一种电导率高、电化学窗口宽的有机固体电解质。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种有机材料及其制备方法、有机固体电解质及其制备方法和应用，该有机固体电解质具有较高的电导率和较宽的电化学窗口。

本发明提供了一种有机材料，具有式I结构：

所述R选自-O[CH₂CH₂O]_x1-，1≤x1≤2000；0≤n≤1000；

所述R′、R″、M和M′独立地选自金属离子和/或-O[CH₂CH₂O]_x2(C＝O)_y(CH₂)_zCH₃，且至少一个选自-O[CH₂CH₂O]_x2(C＝O)_y(CH₂)_zCH₃；1≤x2≤100，y为0或1，0≤z≤10；所述金属离子选自Li⁺或Na⁺。

本发明提供了一种上述技术方案所述有机材料的制备方法，包括以下步骤:

将含磷物质、HO[CH₂CH₂O]_x1H、具有式Ⅱ结构的物质和含金属物料混合，反应，逐渐升温，直至无馏分或副产物流出，提纯，得到有机材料；

所述含金属物料包括含Li物料或含Na物料；1≤x1≤2000；

HO[CH₂CH₂O]_x2(C＝O)_y(CH₂)_zCH₃ 式Ⅱ；

式Ⅱ中，1≤x2≤100，y为0或1，0≤z≤10；