[发明专利]一种固态电解质及其制备方法和电池

说明书

一种固态电解质及其制备方法和电池，该固态电解质包括聚醚修饰的聚缩醛胺、聚氧化乙烯、碱金属盐溶液和乙腈；聚醚修饰的聚缩醛胺是通过聚缩醛胺、聚醚单体溶解在溶剂中，并在引发剂的作用下反应得到的；聚缩醛胺是三聚氰胺与含有醛基的乙烯基单体缩聚反应得到的。聚醚修饰的聚缩醛胺的多孔结构能为固态电解质提供更丰富的离子传输通道，其表面的路易斯酸位点，能阻止聚氧化乙烯的链段重排结晶，使聚氧化乙烯的链段保持无序状态，进而提高其离子传输能力，进一步使制得的固态电解质的离子导电率强，且聚醚修饰的聚缩醛铵的结构与聚氧化乙烯的结构相似，与聚氧化乙烯能够更好的相容并且可以形成物理交联点，进而提高固态电解质的机械强度。

技术领域

本发明涉及到固态电解质技术领域，尤其是涉及到一种固态电解质及其制备方法和电池。

背景技术

固态电解质是全固态锂电池的核心，是全固态锂电池发展的技术突破重点。其不仅克服了液态电解质存在的安全性差及寿命短等问题，而且代替了原有的隔膜及电解液，极大地简化了电池装配工艺。目前的固态电解质可分为无机陶瓷类电解质、有机聚合物电解质和复合型电解质。

但是，现有的无机陶瓷类电解质、有机聚合物电解质和复合型电解质存在如下缺陷：

(1)无机陶瓷类电解质拥有较高的离子电导率，但是其韧性差，由于其韧性差，导致大面积成型困难及界面问题严重，导致不容易工业化。

(2)有机聚合物电解质拥有与电极良好的界面相容性、柔韧性和易加工性能，可应用于柔性器件，但是其在室温下的离子电导率相对较低，抗刺穿性能差，导致适用范围有限。

(3)复合型固态电解质材料，是利用聚合物(例如是PEO)和无机陶瓷类的电解质复合得到的，但是聚合物与无机陶瓷类的相容性较差，在使用过程中往往因为界面的破坏而导致性能迅速下降，导致使用寿命较短。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种固态电解质及其制备方法和电池，该固态电解质包括聚醚修饰的聚缩醛胺、聚氧化乙烯、碱金属盐溶液和乙腈，该聚醚修饰的聚缩醛胺是通过聚醚单体与聚缩醛胺聚合反应得到。一方面，上述聚醚修饰的聚缩醛胺是多孔结构，其多孔结构能为固态电解质提供更丰富的离子传输通道，其表面的路易斯酸位点，能阻止聚氧化乙烯的链段重排结晶，使聚氧化乙烯的链段保持无序状态，进而提高其离子传输能力，进一步使制得的固态电解质的离子导电率非常的强。另一方面，且聚醚修饰的聚缩醛胺的结构与聚氧化乙烯的结构相似，与聚氧化乙烯能够更好的相容并且可以形成物理交联点，进而提高固态电解质的机械强度，提高了适用范围。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种固态电解质，包括聚醚修饰的聚缩醛胺、聚氧化乙烯、碱金属盐溶液和乙腈；聚醚修饰的聚缩醛胺是通过聚缩醛胺、聚醚单体溶解在溶剂中，并在引发剂的作用下反应得到的；其中,聚缩醛胺是三聚氰胺与含有醛基的乙烯基单体进行缩聚反应得到的。

进一步地，聚醚修饰的聚缩醛胺的质量分数为所述聚氧化乙烯的0.5-10％、所述碱金属盐溶液的的摩尔数为所述聚氧化乙烯摩尔数的5％-20％，所述乙腈的质量为所述聚氧化乙烯质量的10-20倍。

进一步地，固态电解质的厚度为50um-200um。

根据本发明的第二方面，提供了上述第一方面的固态电解质的用途，用于作为电池的元件。

根据本发明的第三方面，提供了一种第一方面的固态电解质的制备方法，包括：制备聚缩醛胺，所述聚缩醛胺是通过三聚氰胺和含有醛基的乙烯基单体经过缩聚反应得到的；将所述聚缩醛胺、溶剂、引发剂和聚醚单体混合均匀，并搅拌0.5-8h，得到聚醚修饰的聚缩醛胺；将所述聚醚修饰的聚缩醛胺、乙腈和碱金属盐溶液混合得到混合物；将所述混合物与聚氧化乙烯粉末混合均匀，得到电解质分散液；将所述电解质分散液干燥得到固态电解质。