[发明专利]一种聚碳酸酯基固体电解质及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种聚碳酸酯基固体电解质及其制备方法和应用；其电解质由碳酸酯基聚合物和锂盐组成；本发明还涉及聚碳酸酯基固体电解质的制备方法，包括：步骤1，将碳酸酯基聚合物和溶剂按着质量比为(2‑3)：(20‑60)混匀，得碳酸酯基聚合物溶液；步骤2，向碳酸酯基聚合物溶液中加入质量为锂盐，搅拌至完全溶解；步骤3，将步骤2中完全溶解的溶液浇筑在平板上制膜，真空干燥，得到聚碳酸酯基固态电解质。本发明所涉及的聚碳酸酯基固体电解质，其具有较高的机械强度，能实现自支撑成型，而且电导率较高，电化学窗口较宽。

技术领域

本发明属于固体电解质领域；尤其涉及一种聚碳酸酯基固体电解质及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着经济的发展和科技的进步，锂离子电池已经广泛应用于人们生活的方方面面，如：交通工具、可穿戴设备、家庭储能等。锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应、工作电压高等诸多优点；但传统的锂离子电池中使用大量的有溶剂，由于溶剂具有易挥发、易燃、易爆炸等特点，而且传统的锂离子电池中隔膜属于聚烯烃材质，其高温下易收缩，会导致电池短路，最终会起火爆炸现象，存在安全隐患问题。

固态电解质具有能量密度高、不起火爆炸等诸多优点，用固态电池代替传统液态电池的使用，符合未来大容量、高能量密度、高安全的技术发展方向。固态电解质分为有机聚合物固态电解质和无机固态电解质。无机固态电解质虽然电导率较高，但其具有较高的硬度，使用时和正负极界面的兼容性较差，界面电阻较大等缺点，影响了电池的性能发挥。聚合物电解质本身柔软易控制成型，与正负极的界面兼容性较无机固态电解质要好，但普遍室温离子电导率较低，机械性能较差，而且有些电化学窗口较窄，不能在高电压电池体系中使用。

聚碳酸酯固体电解质是聚合物固体电解质中的一员，其对锂盐溶解性较好，对锂盐的解离能力较强，但由于线形结构的聚合物机械性能较差，不能自支撑成型，将其单独用于锂离子电池中还未报道。

发明内容

本发明的目的是提供了一种聚碳酸酯基固体电解质及其制备方法和应用》

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种聚碳酸酯基固体电解质，由碳酸酯基聚合物和锂盐组成，碳酸酯基聚合物具有如下结构通式：

其中，

m为1-5000，n₁为1-5000，n₂为1-5000，n₃为1-5000，n₄为1-5000；

R₁、R₂、R₃、R₄分别为：二氟亚甲基、亚(双磺酰亚胺锂)基、氟(磺酸锂基)亚甲基、氟(三氟甲基双磺酰亚胺锂基)亚甲基、氟(氟双磺酰亚胺锂基)亚甲基、2,4,5,6-四氟间亚苯基、2,3,5,6-四氟对亚苯基、2,4,5-三氟亚苯基磺酰氟、2,4,5-三氟亚苯基磺酸锂、2,4,5-三氟亚苯基氟双磺酰亚胺锂、2,4,5-三氟亚苯基三氟甲基双磺酰亚胺锂、2,4,5-三氟亚苯基三氟甲基磺酰中的至少一种；其上述名称对应的结构式(从左到右，从上到下)依次为：

优选地，所述锂盐为六氟磷酸锂(LiPF₆)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟磷酸锂(LiPO₂F₂)、二氟草酸硼酸锂(LiDOFB)、双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)、三氟甲磺酸锂(LiOTf)、四氟硼酸锂(LiBF₄)、高氯酸锂(LiClO₄)、(氟磺酰)三氟甲基磺酰亚胺锂(LiFTFSI)、四氯铝酸锂(LiAlCl₄)、六氟砷酸锂(LiAsF₆)中的至少一种。