[发明专利]贻贝仿生聚合物及其制备方法、固态聚合物电解质和固态电池

说明书

本发明属于电池材料技术领域，具体涉及一种贻贝仿生聚合物及其制备方法、固态聚合物电解质和固态电池。本发明贻贝仿生聚合物的结构式如式(I)所示，其中，n为22‑22727的整数。本发明贻贝仿生聚合物将多巴胺结构引入聚氧化乙烯的主链，可以起到阻止链段结晶、降低聚氧化乙烯的结晶度的作用，不仅可以提高贻贝仿生聚合物的离子电导率，还可以提高其与正负电极界面之间的粘附力，使机械强度得到提升。本发明贻贝仿生聚合物还可以用于制备固态聚合物电解质，可与电解质盐形成均匀稳定的络合物，具有较高的力学性能，提升所得固态电池的循环性能和导电性能；

技术领域

本发明属于固态电池材料技术领域，具体涉及一种贻贝仿生聚合物及其制备方法，一种固态聚合物电解质及其制备方法，以及一种固态电池。

背景技术

化学电源已成为不可或缺的一种储能方式。在当下的化学电池体系中，锂电池由于其高的能量密度、长的循环寿命、无记忆效应等特点被认为是最具前景的一种储能器件。目前传统的锂离子电池使用的是有机液体电解质，尽管液体电解质能够提供较高的离子电导率以及良好的界面接触，但其不能安全地用于金属锂体系、锂离子迁移数低、易泄漏、易挥发、易燃、安全性差等问题阻碍了锂电池的进一步发展。而与液态电解质以及无机固态电解质相比，全固态聚合物电解质因其具有良好的安全性能、柔顺性、易于加工成膜等优势，同时也能很好地抑制锂枝晶的问题，目前受到了广泛的关注。

然而，低离子电导率以及界面阻抗问题依旧制约着聚合物固态电解质的应用。清华大学材料学院研究出了新型固态聚合物电解质取代传统有机电解液，成功地解决了这一难题。清华大学研究人员首先通过改进化学工艺构建了低阻抗的石墨电极/凝胶聚合物电解质界面。在此基础上将腈类在丁二腈全固态电解质(SEN)中原位聚合，这样使得电极与SEN之间保持良好的粘附性，明显降低了界面阻抗并使得聚合物电池呈现处良好的电化学性能。这种电解质具有高离子电导率、低电极/电解质界面阻抗，对于提升电池的安全具有十分重要的意义。但是丁二腈全固态电解质中，仍存在引入小分子丁二腈而导致的聚合物电解质机械强度下降的问题，因此，提升固态聚合物电解质的离子电导率和机械强度是固态聚合物电解质的研究重点。

发明内容

本发明的目的是提供一种贻贝仿生聚合物及其制备方法，一种固态聚合物电解质及其制备方法以及一种固态电池，旨在解决现有固态聚合物电解质存在的机械强度较差和离子电导率较低的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明一方面提供了一种贻贝仿生聚合物，其结构式如式(I)所示：

其中，n为22-22727的整数。

本发明另一方面提供一种贻贝仿生聚合物的制备方法，其包括如下步骤：

提供聚氧化乙烯和含多巴胺结构的化合物；

将所述聚氧化乙烯与所述含多巴胺结构的化合物进行聚合反应，生成所述贻贝仿生聚合物；

所述贻贝仿生聚合物的结构式如式(I)所示：

其中，n为22-22727的整数。

本发明再一方面提供了一种固态聚合物电解质，其包括上述的贻贝仿生聚合物或上述贻贝仿生聚合物的制备方法制备得到的贻贝仿生聚合物，以及电解质盐。

本发明又一方面提供了一种固态聚合物电解质的制备方法，其包括如下步骤：

提供贻贝仿生聚合物和电解质盐；

将所述贻贝仿生聚合物与所述电解质盐进行混合处理，得到所述固态聚合物电解质；

所述贻贝仿生聚合物的结构式如式(I)所示：