[发明专利]一种聚氧化乙烯基固态电解质及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明涉及电解质材料技术领域，提供了一种聚氧化乙烯基固态电解质，包括相邻设置的导电层和非导电层；所述非导电层的材质为聚丙烯腈；所述导电层的材质包括单层氮化硼改性聚氧化乙烯和锂盐；所述非导电层具有孔结构，所述非导电层的孔结构中嵌有部分导电层。在本发明中，非导电层中的孔结构可以将导电层充分锁住，提高导电层的稳定性，同时导电层在电子传输过程中，孔结构还可以为导电离子提供有序的离子通道，从而提高电化学窗口；采用单层氮化硼对聚氧化乙烯进行改性，可以阻碍聚氧化乙烯链段的重组，从而抑制其结晶，同时单层氮化硼还起到增加离子的传输通道的作用，进一步加快电子的传输。

技术领域

本发明涉及电解质材料技术领域，尤其涉及一种聚氧化乙烯基固态电解质及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

电解质是锂离子电池的重要组成部分，传统的锂离子电池使用的是液体电解质，液体电解质具有高导电性和优秀的电极表面润湿性，但是其电化学性能和热稳定性不好，容易着火、爆炸、泄露等安全隐患严重制约了锂电池的发展。

聚合物固态电解质由于具有良好的继续性能和高安全性，可以防止电解液泄漏，且无需隔膜，已经引起了广泛关注。其中聚氧化乙烯由于原料来源广泛，所以常将其作为聚合物固态电解质的主要原料。虽然现有技术中提供的聚氧化乙烯基固态电解质可以实现较高的离子电导率以便于实际应用，但还存在电化学窗口相对较小的问题。

因此，亟需提供一种同时具有较高电导率和较大电化学窗口的聚氧化乙烯基固态电解质。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种聚氧化乙烯基固态电解质及其制备方法和锂离子电池，本发明提供的聚氧化乙烯基固态电解质的离子电导率高且电化学窗口大。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种聚氧化乙烯基固态电解质，包括相邻设置的导电层和非导电层；所述非导电层的材质为聚丙烯腈；所述导电层的材质包括单层氮化硼改性聚氧化乙烯和锂盐；所述非导电层具有孔结构，所述非导电层的孔结构中嵌有部分导电层。

优选地，所述单层氮化硼改性聚氧化乙烯中单层氮化硼的质量含量为0.5～5％。

本发明还提供了上述方案所述的一种聚氧化乙烯基固态电解质的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚丙烯腈溶液涂覆于平板上，然后在溶剂中浸泡后取出，依次进行静置和第一干燥，得到非导电层；

(2)将聚氧化乙烯、单层氮化硼、锂盐和有机溶剂混合，然后倒入模具中进行第二干燥，得到导电层；

(3)将所述步骤(1)得到的非导电层与所述步骤(2)得到的导电层叠加后加热，得到聚氧化乙烯基固态电解质。

优选地，所述步骤(1)中的溶剂为水和/或乙醇。

优选地，所述步骤(2)中的有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮和丙酮和四氢呋喃中的至少一种。

优选地，所述步骤(1)中第一干燥的温度为2～8℃。

优选地，所述步骤(2)中聚氧化乙烯、单层氮化硼、锂盐和有机溶剂的重量比为(20～80)：(0.05～5)：(5～45)：(100～400)。

优选地，所述步骤(2)中第二干燥的温度为40～100℃。

优选地，所述步骤(3)中加热的温度为100～250℃。

本发明还提供了一种锂离子电池，以上述技术方案所述聚氧化乙烯基固态电解质和所述制备方法制备的聚氧化乙烯基固态电解质作为锂离子电池的电解质。