[发明专利]一种可聚合电解质及其制备方法和应用

说明书

本申请提供一种可聚合电解质及其制备方法和应用。其中，所述电解质包括三氟化硼盐，所述三氟化硼盐的结构如通式Ⅰ所示。本申请提供的电解质，其具有能够聚合的基团和功能化基团，使其在电池中有多种应用，可以作为功能添加剂在电极表面形成钝化膜，阻止电极对电解质各组分的分解；可以作为主盐，主要作用是为电池提供可传输的离子，次要作用为在电极表面形成钝化膜；可以原位/非原位聚合成为单离子导体聚合物电解质兼高分子骨架应用，为电池提供较高的离子电导率、较高的电化学稳定性、较优异的机械性能。因而由该电解质制备的电池具有优异的长循环稳定性、良好的电池寿命，并且原料价格低廉，具有良好的经济效益。

技术领域

本申请涉及电池技术领域，特别涉及一种可聚合电解质及其制备方法和应用。

背景技术

二次电池由于具有高能量密度、长寿命、无记忆效应等优点，因而得到迅猛发展，应用范围也越来越广。目前，二次电池主要以液态电池为主，但液态电池能量密度较低、安全性差。主要是由于目前使用的液态电解质电化学窗口较窄，不能匹配高电压正极材料(如高电压钴酸锂、镍锰酸锂等)使用；有机溶剂沸点较低，容易漏液、发生起火爆炸等危险；常规盐高温易分解(如六氟磷酸锂)、易腐蚀铝箔(如双(三氟甲基)磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂)、易产气(如二氟草酸磷酸锂)，影响电池寿命。

目前解决方法主要有两种，一是在液态电解质中加入一些功能添加剂，该功能添加剂可以在电极表面形成一层钝化膜，有效缓解液态电解质被电极催化分解，但常规功能添加剂经分解在电极表面形成的钝化层并不致密，且在形成钝化层过程中消耗了来自于正极的离子，因而首周效率、放电比容较低。二是发展固态电池，即将传输离子的液态电解质替换成固态电解质，固态电解质大大提高了电池的安全性，不易发生热失控，高温稳定性好。目前常用的固态电解质包括氧化物电解质、硫化物电解质、聚合物电解质，其中，氧化物电解质电化学窗口较宽，但刚性太强；硫化物电解质有可塑性，但电化学窗口窄且极易产生硫化氢气体；聚合物电解质机械性能好，但离子电导率较低、离子迁移数低。世界范围内，全固态电池均处于起步阶段，依然无法兼顾高能量密度、长循环、本质安全。目前发展较多的是混合固液、凝胶电池，可以兼顾液态电池和全固态电池的优点，然而液态电解质的缺点依然决定着电池的性能。因此急需开发热稳定性好、钝化层稳定、自身提供离子的添加剂，开发新的稳定性好、电导率高的盐，开发离子电导率高、迁移数高的单离子导体。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种可聚合电解质及其制备方法和应用，以解决现有技术中存在的技术缺陷。

本申请提供一种可聚合电解质，所述电解质包括三氟化硼盐，所述三氟化硼盐的结构如通式Ⅰ所示：

其中，R⁺选自正一价的金属阳离子的中的任意一种，R₁选自空白、含有取代基或不含有取代基的第一环或链中的任意一种，R₂选自含有取代基或不含有取代基的能够发生聚合的第二环；

所述第一环包括由碳原子构成的环和含有至少一个杂原子的环，所述链包括仅由碳原子构成的链和含有至少一个杂原子的链，所述取代基包括环状取代基、链状取代基和卤素原子。

进一步地，R⁺选自钠离子、锂离子、钾离子中的任意一种；

所述第一环为三元环-十六元环，所述第一环包括饱和碳环、不饱和碳环、饱和杂环、不饱和杂环，所述链为1-20个原子组成的链，所述仅由碳原子构成的链和含有至少一个杂原子的链均包括饱和链和含有不饱和键的不饱和链，所述不饱和键包括双键和/或三键；

所述第二环为三元环-十元环，所述第二环选自环烯、环醚、环缩醛、环酯、环酸酐、环碳酸酯、环酰胺、环胺、环硫醚、环二硫、环硅氧烷、环磷氮烯中的任意一种；

所述环状取代基包括取代或未取代的三元环-二十元环、同时含有两个或两个以上环结构的多环取代基；