[发明专利]一种用于锂离子电池的全固态电解质及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于锂离子电池的全固态电解质及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：1)、全固态锂离子电解质基体的制备；2)、全固态锂离子电解质中间体的制备；3)、全固态锂离子电解质的制备。本发明以二羧基类咪唑、硼酸、氢氧化锂等为主要原料设计合成出自身可“导电”的一系列全固态锂离子电解质，熔点低，且室温离子电导率可达10^‑3S cm^‑1，合成方法简单，原料易得，在全固态锂离子二次电池领域具有巨大的应用潜质。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种用于锂离子电池的全固态电解质及其制备方法。

背景技术

如今，锂离子电池广泛应用于手机、摄影机、笔记本电脑等小型电子产品中，市场需求飞速增长，且由于新能源观念的推广，使得电动汽车、混合动力汽车大量投入市场，电动交通工具成为未来发展的方向可见一斑，作为电动汽车首选电源的锂离子电池因其优越性能，受到了广泛应用与研究。

目前使用较多的是液态锂离子电池，该电池目前还存在循环性能较差、安全性能差等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于锂离子电池的全固态电解质的制备方法，通过本发明所述方法制备的全固态电解质不仅安全性好、环境友好，且室温下离子电导率高达10^-3S cm^-1。

此外，本发明还提供通过上述制备方法制备的全固态电解质。

本发明通过下述技术方案实现：

一种用于锂离子电池的全固态电解质的制备方法，包括以下步骤：

1)、全固态锂离子电解质基体的制备：

将固体强碱和去离子水加入反应釜中反应一段时间，依次间隔一段时间加入羧酸类咪唑、小分子卤代烷烃和强酸溶液在室温下反应，反应后滤出沉淀物，将沉淀物经过洗涤、烘干获得全固态锂离子电解质基体；

2)、全固态锂离子电解质中间体的制备：

将步骤1)制备的全固态锂离子电解质基体、NaOH水溶液和硼酸盐按比例混合后常温反应后过滤，沉淀物经过洗涤、烘干获得全固态锂离子电解质中间体；

3)、全固态锂离子电解质的制备：

将步骤2)获得的全固态锂离子电解质中间体、硼酸、DMAc按比例混合后搅拌反应一段时间，加入SOCl₂加反应一段时间后，迅速加入LiOH-DMAc溶液，升温至80℃反应，然后减压抽滤反应液，将所得固体溶于混合溶剂中，于-25～40℃重结晶，所得晶体经过干燥后获得全固态锂离子电解质，该电解质同时具有锂盐和电解液的双重功能，且离子电导率高达10^-3S cm^-1数量级，目前未见类似报道。

本申请以羧酸类咪唑、固体强碱和硼酸盐等为主要原料合成出自身可“导电”的一系列全固态锂离子电解质，在全固态锂离子二次电池领域有巨大的应用潜质；且本申请所述制备方法不添加挥发性小分子增塑剂，同时制备的全固态锂离子电解质的室温离子电导率超过10^-3S cm^-1。

并且，本申请通过改变反应原料，开发出一系列具有更低解离能(即常温或较低温度下即可解离为具有高运动能力的离子状态)的全固态锂离子电解质，有效拓宽了锂电池领域锂盐的选择范围。

进一步地，步骤1)中所述固体强碱、去离子水、羧酸类咪唑、小分子卤代烷烃和强酸溶液的加入的量分别为：

1～2重量份、15～20重量份、2～4重量份、3～5重量份、4～8重量份，所述强酸溶液的浓度为30wt.％。

按上述化学当量进行投料，如此操作可尽可能多的获得目标产物。