[发明专利]聚合物电解质及制备方法、锂金属电池

说明书

本发明提供了一种聚合物电解质及制备方法、锂金属电池，该聚合物电解质的制备包括：将4,4'‑二羟基二苯砜溶解于第一溶剂中，然后加入硼氢化锂，反应后得到第一产物；将第一产物与聚苯并咪唑溶解在N,N二甲基乙酰胺中制备得到浇铸液，将浇铸液流延在基板上，然后将基板浸入乙酸乙酯中除去N,N二甲基乙酰胺，干燥后得到聚合物电解质膜，再将聚合物电解质膜浸入第二溶剂中即得聚合物电解质；本发明制备得到的聚合物电解质不仅可以促进Li⁺的离解，而且还显示出对阴离子迁移的高限制，此外，在重复的Li剥离/电镀测试过程中，锂枝晶的生长被显着抑制。

技术领域

本发明涉及锂金属电池技术领域，尤其涉及一种聚合物电解质及其制备方法、锂金属电池。

背景技术

随着尖端消费类电子产品，电动汽车和智能电网对能量密度的高度期望，强烈考虑开发具有超高能量密度的能量存储系统。因为锂金属具有最高理论比容量(3860mA h g-1)，低密度(0.59g cm-3)和最低氧化还原电势(-3.04V vs.标准氢电势)等优势，所以，锂金属电池(LMBs)与传统的锂离子电池相比，具有较高的能量密度，成为了先进能量存储系统有潜力的候选人。然而，锂金属电池(LMBs)面临着严重的枝晶生长问题，这些问题会引起严肃的安全问题，阻碍了其的实际应用。

具有高热稳定性和高锂离子导电性的单离子凝胶聚合物电解质(SLIGPEs)有望在电池内部实现均匀的锂离子通量，并能有效抑制锂枝晶的生长，提高电池的安全性能。然而，目前并没有相关技术公开可有效抑制锂枝晶的生长的聚合物电解质的制备方法。

基于现有技术存在的缺陷，有必要提供一种聚合物电解质的制备方法以解决锂枝晶生长问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种聚合物电解质及其制备方法和锂金属电池，能有效抑制锂枝晶的生长以解决现有电池中存在的安全问题。

第一方面，本发明提供了一种聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：

S1、将4,4'-二羟基二苯砜溶解于第一溶剂中，然后加入硼氢化锂，反应后得到第一产物；

S2、将第一产物与聚苯并咪唑溶解在N,N二甲基乙酰胺中制备得到浇铸液，将浇铸液流延在基板上，然后将基板浸入乙酸乙酯中除去N,N二甲基乙酰胺，干燥后得到聚合物电解质膜，再将聚合物电解质膜浸入第二溶剂中即得聚合物电解质。

可选的，所述第一溶剂包括四氢呋喃。

可选的，S1中加入硼氢化锂之前将硼氢化锂使用第一溶剂稀释。

可选的，S1中于氩气保护下，且控制温度为42～47℃反应5～7h，然后将反应产物干燥后使用无水乙腈洗脱，继续干燥即得第一产物。

可选的，然后将反应产物于55～65℃下鼓风干燥后，将干燥后的产物使用无水乙腈洗脱，然后于75～85℃下继续干燥即得第一产物。

可选的，S2中聚苯并咪唑与第一产物的质量比为0.5～3。

可选的，S2中干燥具体包括：先于室温下干燥10～14h，然后于90～110℃的真空烘箱中干燥24h。

可选的，所述第二溶剂包括碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的混合溶剂。

第二方面，本发明提供还提供了一种聚合物电解质，根据所述的制备方法制备得到。

第三方面，本发明提供还提供了一种锂金属电池，包括所述的聚合物电解质。

本发明的一种聚合物电解质相对于现有技术具有以下有益效果：