[发明专利]一种固态聚合物电解质及包括该固态聚合物电解质的锂离子电池

说明书

本发明提供一种固态聚合物电解质及包括该固态聚合物电解质的锂离子电池；所述固态聚合物电解质中包括聚合物和锂盐，所述聚合物中含有丙烯酸酯和聚醚类硼酸酯、聚醚类铝酸酯或聚醚类磷酸酯结构，所述聚合物具有梳状结构；所述固态聚合物电解质与聚氧化乙烯PEO聚合物电解质相比，具有更高的电导率、更高的锂离子导通性、更好的力学性能、更高的电池循环性能、更高的电化学窗口，具有一定的应用潜力。

技术领域

本发明涉及二次电池技术领域，尤其涉及一种固态聚合物电解质及包括该固态聚合物电解质的锂离子电池。

背景技术

因为锂离子电池具有能量密度高，循环寿命长，自放电率小，绿色环保等优点，其已广泛用于储能领域、动力汽车、笔记本电脑、手机、摄影机等消费电子产品。但是，目前限制锂离子电池发展的主要是能量密度和安全性。而固态电池作为最接近实际应用的下一代锂离子电池，具有良好的应用潜力。

固态电池主要由固态正极、固态电解质和固态负极组成，固态电解质作为阻隔固态正负极和传导锂离子作用，一直是固态电池的核心材料。固态电解质目前主要分为聚合物电解质、氧化物电解质、硫化物电解质和氢化物电解质。氧化物电解质存在固固界面较差、材料易脆、加工难度大等问题；硫化物电解质存在固固界面差、成本高、材料稳定性差等问题；氢化物电解质存在与高能量密度正极相容性差、材料不够成熟等问题。聚合物电解质具有柔韧性好、加工难度低且密度较低等优点，在动力电池领域具有良好的应用潜力。

但是，常规的聚合物电解质主要以聚氧化乙烯(PEO)为代表，而聚氧化乙烯材料存在一定的结晶性、不耐高电压、电导率低等问题。这严重限制了固态电解质的发展。

发明内容

为了改善现有技术的不足，本发明提供一种固态聚合物电解质及包括该固态聚合物电解质的锂离子电池；所述固态聚合物电解质中包括聚合物和锂盐，所述聚合物中含有丙烯酸酯和聚醚类硼酸酯、聚醚类铝酸酯或聚醚类磷酸酯结构，所述聚合物具有梳状结构；所述固态聚合物电解质与聚氧化乙烯PEO聚合物电解质相比，具有更高的电导率、更高的锂离子导通性、更好的力学性能、更高的电池循环性能、更高的电化学窗口，具有一定的应用潜力。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种固态聚合物电解质，所述固态聚合物电解质包括聚合物和锂盐，所述聚合物包括如下式1所示的重复单元：

式1中，R₁选自H或C_1-6烷基；R₂为连接基团；R₃为封端基团；M选自硼酸酯链段、铝酸酯链段或磷酸酯链段；*表示连接端。

根据本发明，R₁选自H或C_1-3烷基；如R₁选自H或甲基。

根据本发明，R₃选自H、OH或COOH。

根据本发明，所述聚合物具有梳状结构。

根据本发明，所述硼酸酯链段具有式2或式3所示结构单元：

式2和式3中，*表示连接端，n为聚合度。

根据本发明，所述铝酸酯链段具有式4所示结构单元：

式4中，*表示连接端，m为聚合度。

根据本发明，所述磷酸酯链段具有式5所示结构单元：

式5中，*表示与R₃的连接端，**表示与R₂的连接端，q为聚合度。