[发明专利]复合电解质及使用其的电化学和电子装置

说明书

本申请涉及一种复合电解质及使用其的电化学和电子装置。具体而言，本申请提供一种电解质，其包括至少两个电解质层，其中第一电解质层包括聚偏二氟乙烯‑六氟丙烯共聚物，第二电解质层包括聚氧乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。本申请的复合电解质有助于改善电化学装置的安全性能和循环性能。

技术领域

本申请涉及储能领域，具体涉及一种复合电解质及使用其的电化学和电子装置。

背景技术

电化学装置(例如，锂离子电池)由于具有高能量密度、长循环寿命及无记忆效应等优点而被广泛应用于穿戴设备、智能手机、无人机、甚至电动汽车等领域，已成为当今世界最具发展潜力的新型绿色化学电源。

锂离子电池中通常使用的液体有机电解质易导致安全隐患。负极活性物质(例如，石墨)在锂离子电池的循环过程中易形成锂枝晶，其会引发短路的风险。聚合物电解质因其不燃性和高安全性得到越来越多的关注。然而，单独使用一种聚合物电解质往往难以同时承受正极高电压和负极高电压，从而难以满足锂离子电池的所有需求。

有鉴于此，确有必要提供一种改进的复合电解质。

发明内容

本申请通过提供一种复合电解质及使用其的电化学和电子装置以试图在至少某种程度上解决至少一种存在于相关领域中的问题。

根据本申请的一个方面，本申请提供了一种电解质，其包括第一电解质层和第二电解质层，其中所述第一电解质层包括聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)共聚物；并且所述第二电解质层包括聚氧乙烯(PEO)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的至少一种。

使用难燃的聚合物电解质层可显著改善电化学装置的安全性。聚偏二氟乙烯(PVDF)结晶度较高，离子通道较少，离子电导率较低。当聚偏二氟乙烯(PVDF)与六氟丙烯(HFP)共聚后，所得共聚物(PVDF-HFP)结晶度较低，可以形成较多离子通道，使得离子电导率升高。聚氧乙烯(PEO)是一种对负极稳定的聚合物，采用PEO作为第一电解质层可以提高锂离子沉积的均匀性，有效地抑制锂枝晶的生长。PEO与PMMA共混后不仅可以有效提高聚合物的机械强度，还可以降低PEO的结晶度，有效提高聚合物的离子电导率。因此，采用以上两个电解质层得到复合电解质可显著提高电化学装置的安全性能、循环性能和使用寿命。

根据本申请的实施例，所述聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物包含式1化合物：

其中a和b各自独立的选自6-1000的整数。

在一些实施例中，a和b各自独立的选自10-900的整数。在一些实施例中，a和b各自独立的选自50-900的整数。在一些实施例中，a和b各自独立的选自100-900的整数。在一些实施例中，a和b各自独立的选自150-900的整数。在一些实施例中，a和b各自独立的选自200-900的整数。在一些实施例中，a和b各自独立的选自250-900的整数。在一些实施例中，a选自600-900的整数，b选自200-600的整数。在一些实施例中，a选自700-900的整数，b选自300-500的整数。

根据本申请的实施例，按所述第一电解质层的总重量计，所述聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)共聚物的含量为70wt％至95wt％。在一些实施例中，按所述第一电解质层的总重量计，所述聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)共聚物的含量为约70wt％、约75wt％、约80wt％、约85wt％、约90wt％或约95wt％。

根据本申请的实施例，所述聚氧乙烯包含式2化合物：

其中c选自6-1000的整数；并且

所述聚甲基丙烯酸甲酯包含式3化合物：

其中d选自6-1000的整数。