[发明专利]聚合物电解质及包括该聚合物电解质的锂离子电池

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种聚合物电解质及包括该聚合物电解质的锂离子电池。该聚合物电解质的制备方法，包括：(1)将有机溶剂溶解功能聚合物，混合均匀后得到A体系，其中A体系中功能聚合物的质量占比为0.2％～30％；(2)将A体系、锂盐和功能添加剂混合均匀，即得到混合液；(3)将所述混合液进行原位聚合得到聚合物电解质。该聚合物电解质与锂盐的阴离子亲和性较好、具有较高的电导率，大大提升半固态电池性能。本发明制备的半固态基于现有锂离子电池加工工艺，具有良好的加工性能和电化学性能，具有一定的应用前景。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种聚合物电解质及包括该聚合物电解质的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池目前已经广泛应用于动力、数码及储能等领域，但是在使用过程中锂离子电池容易发生热失控，导致易燃易挥发的电解液泄漏或燃烧，从而导致安全问题。

为改善锂离子电池的安全问题，目前在液态锂离子电池中主要有PTC涂层、热阻断隔膜、热阻断极耳等技术方法，但效果有限，并未从根本上改善锂离子电池的安全问题。固态电解质和半固态电解质有望从根本上解决锂离子的安全问题，目前固态电解质主要有硫化物电解质、氧化物电解质和聚合物电解质三种体系，硫化物电解质存在对环境氛围要求高、难以批量化等问题，氧化物电解质存在加工性差、界面阻抗大等问题，聚合物电解质存在室温电导率低、电化学窗口低等问题。半固态电解质是介于固态和液态之间的一种状态，既具有固态电解质的安全性，又具有于液态电解质相媲美的锂离子电导率。但是半固态电解质存在均一性差、加工困难等问题。

为改善聚合物电解质的性能，申请号为201710386736.0的中国发明专利申请公开了一种含环状醚类凝胶电解质，该专利能得到强度可调的凝胶电解质，但是该体系采用环状醚类结构，耐高电压性能差，在钴酸锂和三元体系中，会导致电解质氧化分解，不能应用于高能量密度电池体系中。申请号为201811419047.6的中国发明专利申请公开了交联聚合物电解质的制备及半固态聚合物电解质的制备，该专利采用两端基为烯基环状碳酸酯为交联剂，采用自由基引发制备交联聚合物电解质，但是该专利中需要先制备交联聚合物电解质，再组装电池，存在加工过程繁琐等问题，其次该专利中采用交联剂为双烯基环状硼酸酯结构，该试剂成本较高，且难以满足工业化生产。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种聚合物电解质。

本发明的目的之二在于提供一种聚合物电解质的制备方法。

本发明的目的之三在于提供一种锂离子电池及其制备方法。

本发明的具体技术方案如下：

本发明第一个方面公开了一种聚合物电解质，所述聚合物电解质中至少含有一个碳酸酯结构、一个酯结构、一个硼结构和一个氟结构；所述碳酸酯结构、酯结构、硼结构和氟结构可相互组合成不同的链段；

优选的，单位摩尔该聚合物电解质中含有0.8～0.95摩尔份碳酸酯结构和酯结构、0.01～0.25摩尔份硼结构和氟结构；

优选的，所述聚合物电解质分子量为500～30W。

优选的，所述聚合物电解质具有以下式(I)、式(II)或式(III)中的任一种结构：

其中，R₁-R₂₃为有机官能团。

优选的，所述聚合物电解质包括乙烯基碳酸酯结构、乙烯酯基结构、含乙烯基含硼官能团结构和含氟官能团结构。

更优选的，所述乙烯基碳酸酯结构式如下：

更优选的，所述乙烯基酯基结构式如下：