[发明专利]一种固体聚合物电解质及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种固体聚合物电解质及其制备方法和应用，所述固体聚合物电解质包括锂盐和硫化的聚有机硅氧烷‑聚乙二醇嵌段共聚物。本发明通过在聚乙二醇上引入有机硅氧烷链段，形成嵌段共聚物，与锂盐混合并硫化得到固体聚合物电解质，从而获得优异的耐高温性能和耐高压性能，不易燃烧和爆炸，安全性高，同时兼具良好的电化学性能。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种固体聚合物电解质及其制备方法和应用。

背景技术

目前液态电解质的锂离子电池在电动车和智能电子产品等方面的一些应用越来越难以满足消费者的长续航要求。为了制备更高能量密度的电池，研究者们将Li金属作负极与硫、空气(氧)或高含量层状镍氧化物的正极结合来。此时，由于有机溶剂电解质自身存在安全性隐患，促使人们加快对固态电解质、离子液体、聚合物及其组合的研究。

高聚物固体电解质是指一类具有高离子传导性的高分子和金属盐的复合物，主要用干电池、电致变色器件、传感器、大容量电容器等。这种高分子材料虽为固体，但仍具有液体电解质溶解金属盐、传递离子迁移的特性。一般选用玻璃化温度低、极性大、无定形结构的高分子材料，其中以聚醚高分子及其衍生物最为常见。盐类多使用低解离能的碱金属、碱土金属盐。与液体电解质和无机固体电解质相比，高聚物固体电解质具有容易加工成型、能制成大面积均匀的薄膜、重量轻；无漏液现象以及可挠性好、耐冲击、与电极材料接触性能良好等优点。但是，目前市面上的固体聚合物电解质产品较少，且电化学性能大打折扣。

CN110518282A公开了一种固体聚合物电解质、固态锂离子电池。该固体聚合物电解质包括：锂盐；共聚物，形成共聚物的单体包括碳酸亚乙烯酯、二醇丙烯酸酯。该发明所提出的固体聚合物电解质，碳酸酯类的单体可使聚合物对锂离子的溶剂化和迁移率都更高，并且，共聚物链中引入柔性单体二醇丙烯酸酯，还可使共聚物的链柔性更好，从而提升锂离子的配位效果和导电性。但是该固体聚合物电解质的耐高压性能和耐高温性能仍然有待提升。

CN107851837A公开了一种用于形成固体聚合物电解质膜的有机硅聚醚，所述有机硅聚醚包含杂环部分。所述包含杂环部分的有机硅聚醚可用于提供适用于电化学装置的电解质组合物。所述包含杂环部分的有机硅聚醚也可用于形成固体聚合物电解质，所述固体聚合物电解质可用于形成固体聚合物电解质膜，所述膜可适用于电化学装置。但是该固体聚合物电解质的耐高温高压性能和电化学性能均有待进一步提升。

CN101407625A公开了一种超支化聚醚型固体聚合物电解质及其制备方法。这种聚合物电解质材料包括聚合物基质材料(A)和聚合物基质材料(B)，锂盐(C)。聚合物基质材料A是含有醚氧基团的具有完全无定形结构的超支化聚醚，聚合物基质材料B是具有优良机械性能的聚合物基质材料。这种固体聚合物电解质膜通过挥发溶剂一步法制得，其制备工艺简便，具有较高的离子电导率和电化学稳定性，并具有良好的机械性能和热稳定性，可应用于二次锂离子电池制备。但是该发明制成的固体聚合物电解质的耐高压性能仍有待提高，以进一步提高安全性。

因此，本领域亟待开发更多种类、安全性能更好的固体聚合物电解质，同时兼具良好的电化学性能。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种固体聚合物电解质，所述固体聚合物电解质具有优异的耐高温和耐高压性能，不易燃烧和爆炸，安全性高。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种固体聚合物电解质，所述固体聚合物电解质包括锂盐和硫化的聚有机硅氧烷-聚乙二醇嵌段共聚物。