[发明专利]电解质膜及包含其的电化学装置和电子设备

说明书

本申请涉及储能技术领域，尤其涉及固态电解质及包含其的电化学装置和电子设备。本申请提供的电化学装置，包括：正极极片、负极极片、设置于所述正极极片和所述负极极片之间的电解质膜；其中所述电解质膜包括聚合物固态电解质，所述聚合物固态电解质包括第一聚合物，所述第一聚合物包括聚合物基质及嫁接于所述聚合物基质上的碱金属磺酸盐基团。本申请提供的固态电解质具备较高的机械强度、热稳定性和化学稳定性，更利于离子导通，因而具有较高的离子电导率，从而能使得包含该固态电解质的电化学装置具有良好的循环性能。

技术领域

本申请涉及储能技术领域，更具体地，涉及一种电解质膜及包含其的电化学装置和电子设备。

背景技术

电化学装置例如传统锂离子电池中使用的电解液存在一定的安全隐患，因此，采用高安全性的固态电解质作为电解液替代物已成为研究方向之一。现有的聚合物电解质主要采用聚合物和锂盐混合制备而成，其中的聚合物一般采用PEO、PAN、TPU、PMMA类型的聚合物，锂盐一般采用LiPF₆、LiClO₄、LiBF₄、LiAsF₆、LiCF₃SO₃类型的锂盐。然而，现有的固态聚合物电解质的离子电导率偏低，除了锂离子在固态电解质内迁移率低，还会受锂盐在惰性聚合物分散程度的影响，分散性不好，会使离子通道不通畅而使电导率会偏低。此外，聚合物经过锂盐掺杂后，机械强度会下降，通常会添加一些增加机械强度的添加剂，然而这些添加剂的加入会降低固态电解质的塑性加工性能和电池的能量密度，对电池性能也会有一定影响。因此，有必要对固态电解质做进一步的改良以获得具有较高离子电导率及良好的机械性能的固态电解质。

发明内容

本申请实施例提供了一种电化学装置，以试图在至少某种程度上解决至少一种存在于相关领域中的问题。本申请实施例还提供了电解质膜及使用电化学装置的电子设备。本申请实施例的固态电解质膜具有较高的离子电导率和良好的机械性能，从而可以改善电化学装置的循环性能。

根据本申请的一个层面，提供一种电化学装置，包括：正极极片；负极极片；及设置于所述正极极片和所述负极极片之间的电解质膜；其中所述电解质膜包括聚合物固态电解质，所述聚合物固态电解质包括第一聚合物，所述第一聚合物包括聚合物基质及嫁接于所述聚合物基质上的碱金属磺酸盐基团，其中所述聚合物基质含有第一芳香基团。

在本申请的一些实施例中，所述第一聚合物的磺化度为20％至80％。

在本申请的一些实施例中，所述第一聚合物选自磺化聚砜类聚合物、磺化聚芳醚酮类聚合物及其组合所组成的群组中的至少一种。

在本申请的一些实施例中，所述磺化聚砜类聚合物选自磺化聚醚砜、磺化聚苯砜和磺化聚砜及其组合所组成的群组中的至少一种；所述磺化聚芳醚酮类聚合物选自磺化聚醚酮、磺化聚醚醚酮、磺化聚醚酮酮、磺化聚醚酮醚酮酮、磺化聚芳醚酮醚酮酮、磺化聚芳醚酮、磺化聚芳醚醚酮、磺化聚醚醚酮酮、磺化聚芳醚酮酮、磺化聚芳醚醚酮酮及其组合所组成的群组中的至少一种。

在本申请的一些实施例中，所述碱金属磺酸盐基团包括磺酸锂基团。

在本申请的一些实施例中，所述聚合物固态电解质进一步包括第二聚合物，所述第二聚合物含有第二芳香基团。

在本申请的一些实施例中，所述第二聚合物与所述第一聚合物的重量比为2：8至8：2。优选的，在本申请的一些实施例中，所述第二聚合物与所述第一聚合物的重量比为3：7至7：3。在本申请的一些实施例中，所述第一聚合物的磺化度为10％至100％。优选的，在本申请的一些实施例中，所述第一聚合物的磺化度为20％至80％。

在本申请的一些实施例中，所述第二聚合物选自聚砜类聚合物、聚芳醚酮类聚合物及其组合所组成的群组中的至少一种。

根据本申请的另一个层面，提供一种电解质膜，所述电解质膜为如上任一实施例所述的电化学装置中的电解质膜。