[发明专利]一种含硼聚合物固态电解质及其应用

说明书

本发明提供一种含硼聚合物固态电解质，由含硼聚合物与锂盐组成，所述含硼聚合物为聚醚二元醇、聚醚一元醇及硼酸缩合所得的交联型侧链聚合物，其具有如下的结构通式：其中m和n分别为聚合物中不同重复单元所占含量，0≤m≤1，0≤n≤1，且m+n＝1；其中链段—R₁为以下结构中的至少一种：其中链段—R₂—为以下结构中的至少一种：。

技术领域

本发明属于锂二次电池领域，具体涉及一种含硼聚合物固态电解质及其应用。

背景技术

相较于传统液态电解质锂离子电池，聚合物固态电解质锂离子电池具有能量密度高、可塑性好、不漏液、安全性好等优点。其中基于聚环氧乙烯(PEO)的聚合物固态电解质目前已进入商业化应用阶段。

PEO中的醚氧官能团可络合Li⁺，借助分子链的近程连段运动，使聚合物基体中的Li⁺进行传输而表现出离子传导性能。但聚合物固态电解质中离子传输主要发生在无定形区，而室温条件下未经改性的PEO的结晶度高，导致离子电导率较低，处于10^-7S/cm的数量级。同时PEO的电化学窗口低，难以满足现今高电压电极体系的应用需求。

硼酸易与一些羟基或含氧化合物形成较强的O-B-O或者B-O-B键，工业上常利用硼酸作为辅剂用于提高含羟基聚合物的机械性能和隔水性。而锂离子电池在循环的过程中，电极表面容易产生氧化锂或者氢氧化锂等含氧化物。以硼酸作电解液添加剂，其能够与氧化锂或氢氧化锂形成O-B-O或者B-O-B的钝化层，这一结构具有一定的隔水性和导离子性，能很好的抑制电极表面副反应及锂枝晶生成。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种具有高电化学窗口、较高离子电导率、良好机械性能且生产工艺简单的含硼聚合物固态电解质及其制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种含硼聚合物固态电解质，由含硼聚合物与锂盐组成，其具有如下的结构通式：

其中m和n分别为聚合物中不同重复单元所占含量，0≤m≤1，0≤n≤1，且m+n＝1；

其中链段—R₁为以下结构中的至少一种：

其中链段—R₂—为以下结构中的至少一种：

进一步的，所述含硼聚合物为聚醚二元醇、聚醚一元醇与硼酸缩合所得的交联型侧链聚合物。

进一步的，所述聚醚二元醇为聚乙二醇(PEG)、聚1,2-丙二醇、聚1,3-丙二醇、聚四亚甲基醚二醇中的一种或多种混合；所述聚醚一元醇为聚乙二醇单甲醚(mPEG)、聚1,3-丙二醇单甲醚、聚乙醇酸单甲酯、聚1,2-丙二醇单甲醚、聚乙二醇单乙醚、聚乙二醇碳酸酯锂、聚羟基己酸单甲酯、聚乙二醇单甲酯、聚乙二醇单乙酰胺、聚乙二醇代碳酸乙烯酯、聚乙二醇苯磺酸锂、聚乙二醇(苯磺酰)(三氟甲烷磺酰)亚胺锂、聚乙二醇(苯磺酰)(氟磺酰)亚胺锂、聚乙二醇硅氧烷中的一种或多种混合。