[发明专利]一种全固态钾离子电池电解质及其制备方法

说明书

本发明涉及一种全固态钾离子电池电解质及其制备方法，属于固态电解质制备领域。所述电解质包括：50%‑85%的具有导钾离子能力的聚合物、15%‑50%钾盐、0%‑50%纳米填充物；所述纳米填充物包括：SiO₂、Al₂O₃中的一种或两种；所述具有导钾离子能力的聚合物为：聚碳酸亚丙酯。本发明制备的固态电解质电池与有机正极材料有较好的界面兼容性，有效避免了电解质与电极之间的界面副反应；同时，本发明的电解与正极材料的界面阻抗低，有效提高了电池的电化学性能。

技术领域

本发明属于固态电解质制备领域，尤其涉及一种全固态钾离子电池电解质及其制备方法。

背景技术

近年来，钠离子、钾离子、镁离子等新型二次电池由于与锂离子电池具有相似的电化学原理而受到研究者的关注。其中钾离子电池具有资源丰富、低成本的优势，通式K/K⁺具有最接近Li/Li⁺的标准氧化还原电势而使得钾离子电池能呈现高的能量密度。

现阶段，液态钾离子电池所用的碳酸酯溶剂主要包括碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯等以及他们的混合溶剂等，属于液态电解质。然而，液态电解液易挥发，在钾电池工作过程中易分解产生气体，容易引发钾电池燃烧、爆炸等一系列安全问题，同时，液态电解质在使用过程中与电极接触后容易产生不良界面反应，对钾电池的电化学性能产生严重的影响；另外，液态电解质电池对外壳具有较高的要求。因此，解决钾电池的电解液问题，不仅可以解决钾电池的安全性问题，还可以使钾离子电池取代锂电池而得到广泛应用，这对进一步推进钾离子电池的产业化应用具有十分重要的现实意义。

综上，现有的钾离子电池的电解质仍然存在安全、电化学性能等方面的问题，因此，有必要开发一种新的钾离子电池电解质。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种全固态钾离子电池电解质及其制备方法；本发明制备的固态电解质与电池有机正极材料有较好的界面兼容性，有效避免了电解质与电极之间的界面副反应；同时，本发明的电解与正极材料的界面阻抗低，有效提高了电池的电化学性能。

本发明的目的之一是提供一种全固态钾离子电池电解质。

本发明的目的之二是提供一种全固态钾离子电池电解质的制备方法。

本发明的目的之三是提供一种全固态钾离子电池。

本发明的目的之四是提供全固态钾离子电池电解质法及其制备方法以及全固态钾离子电池的应用。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：

首先，本发明公开了一种全固态钾离子电池电解质，所述电解质包括：具有导钾离子能力的聚合物、钾盐、纳米填充物；其中，所述纳米填充物包括：SiO₂、Al₂O₃中的一种或两种；所述具有导钾离子能力的聚合物为：聚碳酸亚丙酯(PPC)，结构通式如下：

所述盐为KBF₄、KPF₆、KFSI、KTFSI中的至少一种。

所述具有导钾离子能力的聚合物的质量分数为50％-85％。

所述钾盐的质量分数为15％-50％。

所述纳米填充物的质量分数为0％-50％。

优选的，所述聚碳酸亚丙酯的分子量为5万-60万。

其次，本发明公开了一种全固态钾离子电池电解质的制备方法：将钾盐、聚合物溶于溶剂中后加入纳米填充物，混合均匀得到粘液，两步干燥，即得固态电解质薄膜。