[发明专利]一种自修复固态电解质及其制备方法、应用

说明书

本发明提供了一种自修复固态电解质及其制备方法、应用，其制备方法具体步骤为：S1、将解离锂盐化合物与溶剂混合，超声得到解离液；S2、将自修复聚合物、交联剂、锂盐加入所述解离液中，混合均匀，升温反应获得自修复前驱体溶液；S3、将所述自修复前驱体溶液置于聚四氟乙烯板进行制膜，真空干燥，即得到自修复固态电解质。自修复固态电解质的制备过程简单、成本廉价易得、工艺绿色环保，且制得的自修复固态电解质具有稳定的自修复性能和优异的电化学性能。

技术领域

本发明涉及固态电池技术领域，具体而言，涉及一种自修复固态电解质及其制备方法、应用。

背景技术

锂离子电池在便携式电子设备、电动汽车和储能电源系统等领域飞速发展，并逐渐占据了储能市场的主导地位。目前液态电解液以其高的离子电导率和优异的润湿性，在商业用锂离子电池电解质市场中占绝对的优势，但是液态电解液存在很多问题，包括电极与电解质的反应，不可避免的锂枝晶生长，不稳定的固态电解质膜(SEI)，同时商业电解液的易燃性和锂枝晶刺穿隔膜等对电池的安全问题产生重要影响。近年来，具有更好的安全性、更高的能量密度和更宽的工作温度区间的固态电池成为研究热点。

然而固态电池仍然面临一些挑战，一方面在柔性可穿戴电子产品领域经常受到诸如撞击、弯曲、拉伸、折叠和扭曲等复杂变形而导致电解质材料内部出现损伤，另一方面电解质材料在循环过程中结构容易被破坏。这些结构损伤、破坏通常难以被检测和修复，使电池的使用寿命下降，甚至引发电池起火等安全问题。因此，如何在提高固态电池电化学性能的同时，使其具有承受体积变化和复杂变形，甚至是修复损伤的能力，是目前亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种自修复固态电解质及其制备方法、应用，以解决固态电池在极端环境下能量储存和释放的稳定性差、可应用性不高的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种自修复固态电解质的制备方法，具体步骤为：

S1、将解离锂盐化合物与溶剂混合，超声得到解离液；

S2、将自修复聚合物、交联剂、锂盐加入所述解离液中，混合均匀，升温反应获得自修复前驱体溶液；

S3、将所述自修复前驱体溶液置于聚四氟乙烯板进行制膜，真空干燥，即得到自修复固态电解质。

可选地，S1中，所述解离锂盐化合物包括聚乙二醇、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚碳酸丙烯酯、聚(乙二醇)甲基醚甲基丙烯酸酯、聚碳酸乙烯酯和聚三亚甲基碳酸酯中的至少一种；

所述溶剂包括N-N二甲基甲酰胺、四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮、N-N二甲基甲酰胺、乙腈、丙酮和二甲基亚砜中的至少一种。

可选地，S2中，所述自修复聚合物为DL-α-硫辛酸；

所述锂盐包括三氟甲基磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、硝酸锂、二氟磷酸锂、二草酸硼酸锂、六氟砷酸锂、双氟磺酰亚胺锂和二氟草酸硼酸锂中的至少一种；

所述交联剂包括共价交联剂和非共价交联剂，所述共价交联剂包括1,3-二异丙烯基苯、含单烯烃离子液和含二烯烃离子液中的至少一种；所述非共价交联剂包括三价铁盐。

可选地，所述自修复固态电解质中，所述解离锂盐化合物的质量分数为10-70％，所述自修复聚合物的质量分数为40-80％，所述锂盐的质量分数为5-50％，所述共价交联剂的质量分数为4.99-20％，所述非共价交联剂的质量分数为0.01-1％。

可选地，S2中，所述升温反应的条件包括反应温度为50-90℃、反应时间为40min-12h。

可选地，S2中，所述将自修复聚合物、交联剂、锂盐加入所述解离液中，混合均匀，升温反应获得自修复前驱体溶液，具体包括步骤：