[发明专利]一种全固态电解质及其制备方法和一种锂电池

说明书

本发明属于固态电解质领域，提供了一种全固态电解质，包含聚己内酯基嵌段共聚物、锂盐和多孔刚性材料隔膜；所述聚己内酯基嵌段共聚物和锂盐的质量比为(50～90):(10～50)。由实施例结果可知，所述全固态电解质的离子电导率为1.2×10^‑5～4.3×10^‑4S/cm，电化学窗口达到4.5～5V，锂离子迁移数达0.4～0.6。本发明还提供了一种所述的全固态电解质的制备方法。本发明所述制备方法操作简便，实用性强，易于实施。本发明还提供了一种锂电池，包含所述的全固态电解质或者所述制备方法得到的全固态电解质。

技术领域

本发明涉及固态电解质技术领域，尤其涉及一种全固态电解质及其制备方法和一种锂电池。

背景技术

新型电化学储能器件锂离子电池受到了广泛的关注，并且已经在生活中的各个领域当中得到了应用，如智能手机、笔记本电脑、iPad等多种3C智能便携式电子设备以及新能源电动车。随着人们需求的不断增长，对锂离子电池的能量密度要求也在不断提升，而传统电解液的能量密度已经接近上线。同时，传统液态锂离子电池由于采用有机液态电解液，存在易泄漏、易挥发、易燃烧等安全隐患，安全性有待提高。因此发展固态聚合物锂离子电池，用固态聚合物电解质取代液态电解质，是解决锂电池安全问题的有效途径。

然而，现阶段的聚合物电解质在性能上仍有缺陷，如电化学稳定窗口较窄(≤4V)，不能搭配高电压的正极材料，能量密度偏低；固态聚合物电解质的离子电导率相对于液态电解质仍然很低；离子迁移数低，导致电池内部浓差极化大，影响电池的能量密度和功率密度等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全固态电解质及其制备方法和一种锂电池，本发明提供的全固态电解质同时具有较宽的电化学稳定窗口、高的离子电导率和高的离子迁移数。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种全固态电解质，包含聚己内酯基嵌段共聚物、锂盐和多孔刚性材料隔膜；

所述聚己内酯基嵌段共聚物和锂盐的质量比为(50～90):(10～50)。

优选的，所述聚己内酯基嵌段共聚物包含聚己内酯-聚三亚甲基碳酸酯-聚己内酯、聚己内酯-聚碳酸亚丙基酯-聚己内酯和聚己内酯-聚环氧乙烷-聚己内酯中的一种、两种或三种。

优选的，所述聚己内酯基嵌段共聚物中聚己内酯链段的数均分子量为0.4～5万，聚三亚甲基碳酸酯链段、聚碳酸亚丙基酯链段和聚环氧乙烷链段的数均分子量独立地为3～50万。

优选的，所述锂盐包含双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂、六氟合砷酸锂、四氟硼酸锂、甲基磺酸锂和二草酸硼酸锂中的一种或多种。

优选的，所述多孔刚性材料隔膜的组分包含多孔纤维素、多孔玻璃纤维、多孔聚乙烯和多孔聚丙烯中的一种或几种。

优选的，所述全固态电解质的厚度为20～120μm。

本发明还提供了一种所述的全固态电解质的制备方法，包含如下步骤：

(1)将聚己内酯基嵌段共聚物、锂盐和有机溶剂混合，得到混合料液；

(2)将所得混合料液在多孔刚性材料隔膜上进行成膜，得到全固态电解质。

优选的，所述有机溶剂的体积和聚己内酯基嵌段共聚物的质量比为(2～6)mL:1g。

本发明还提供了一种锂电池，包含所述的全固态电解质或者所述制备方法得到的全固态电解质。

优选的，还包含正极和负极，所述正极包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、锂镍钴氧、锂镍钴锰氧和磷酸铁锰锂中的一种或多种，所述负极为锂。