[发明专利]一种具有自粘结效果的固态电解质及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有自粘结效果的固态电解质及其制备方法，该固态电解质包含以下通式1或通式2的重复单元，该固态电解质结构稳定，自粘结效果和离子电导率好，与正负极的兼容性提升，电解质密实程度高，制备成本，简单、易操作。

技术领域

本发明属于全固态电池技术领域，具体涉及一种具有自粘结效果的固态电解质及其制备方法。

背景技术

近年来，便携式电子设备、电动汽车、混合动力汽车、以及储能电源等领域的蓬勃发展，使得人们在具有高能量密度，长循环寿命，高安全性的锂电池道路上不断追求与探索。但申请人发现：目前市场上的液态电解质锂二次电池存在寿命短、易泄露、腐蚀、燃烧甚至爆炸等问题。全固态锂电池用固态电解质取代有机液体电解质和隔膜，它的出现不仅能改善传统锂离子电池能量密度低、使用寿命短这两个关键性问题，更有望从根本上解决电池的安全性问题。

无机固态电解质中，硫化物固体电解质拥有优良的安全性能的同时兼顾较高的离子电导率，使其受到广泛的关注。然而，硫化物极性较强，易与有机溶剂、粘结剂反应，限制了大多数硫化物固体电解质的液相法制备以及粘结剂的使用，对电池的电化学性能影响较大；而且在硫化物固体电解质组装的全固态电池中，电解质与正负极之间的界面兼容性较差，导致其界面阻抗大。

因此，基于以上考虑，一种兼具自粘结效果和较高锂离子电导率的固体电解质材料及其制备方法具有广阔的应用市场。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种结构稳定，自粘结效果和离子电导率好，与正负极的兼容性提升，电解质密实程度高，制备成本，简单、易操作的具有自粘结效果的固态电解质，以及该具有自粘结效果的固态电解质的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种具有自粘结效果的固态电解质，包含以下通式1或通式2的重复单元，

其中R为聚合物电解质。

进一步地，该具有自粘结效果的固态电解质由聚合物电解质、锂盐、硫化物电解质(即：硫化物锂离子导体)制备而成。

进一步地，所述聚合物电解质、锂盐、硫化物电解质的摩尔比为0.01～3:0.01～1:0.01～7。

进一步地，所述聚合物电解质与硫化物电解质的摩尔比为1:0.1～5。

进一步地，所述聚合物电解质的分子量为50～20000，优选地，所述聚合物电解质为聚乙二醇单甲醚或者聚乙二醇。

进一步地，所述锂盐是LiPF₆、三氟甲磺酸锂、LiBOB、LiODFB、LiPO₂F₂、LiBF₄、LiFSI、LiTFSI、LiFTFSI、LiClO₄、LiAsF₆中的一种或多种。

进一步地，所述硫化物锂离子导体是LiMPSX(M＝Ge、Si、Sn；X＝Cl、O)、LiMPSX(M＝Ge、Si；X＝Cl、Br、I)、LiM′M″S(M′，M″＝Ge、Si、P、Sn、Al、Ga、etc)、LPS中的一种或多种混合物。

一种具有自粘结效果的固态电解质的制备方法，在惰性气氛保护下，将聚合物电解质、锂盐、硫化物电解质依次进行混合、研磨，制得固态电解质。优选地，所述研磨过程重复多次，每次所述研磨时间为10min～120h，优选30min～1h；研磨速度为300～1000rpm，优选100～200rpm；而且每次研磨后静置10～30/10min(即每研磨10～30min，静置10min)，最终得到固态电解质。