[发明专利]一种可回收的自修复凝胶态电解质及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种可回收的自修复凝胶态电解质及其制备方法和应用，其解决了现有电解质存在的制备方法要求环境苛刻、性能单一或使用环境要求较高的技术问题，其含有环氧树脂和交联剂，环氧树脂为DGEBA、PEGDGE、DGEBF、DGEBS、EPS25、EPS70中的一种或多种组合；交联剂为4‑AFD、2‑AFD、DTDA、MPD、DETA、DDM、IPD中的一种或多种组合。本发明同时提供了其制备方法和应用。本发明可用于电池材料的制备领域。

技术领域

本发明涉及一种电池材料及其制备方法和应用，具体地说，涉及一种可回收的自修复凝胶态电解质及其制备方法和应用。

背景技术

随着社会的发展，市场对于储能设备的能量密度有了更高的要求。由于锂金属具有高的比容量、低的电极电位、低的密度，所以锂金属电池被认为是下一代电池的理想选择。但是锂枝晶的不可控生长会导致电池短路，从而发生液体电解质燃烧，电池爆炸的安全事故。和液体电解质相比，准固态电解质能够抑制锂枝晶的生长，在提高电池安全性上起到重要作用。

近年来，自愈材料的研究越来越受到人们的重视。普通材料在使用时中会逐渐退化、损坏。与之相比，自愈合材料具有自我修复的能力和利用外部环境修复的能力，拥有更长的使用寿命。因此，为了提高安全性和延长寿命，自愈合材料被用于电池中。当电池受到外来碰撞破损时，自修复凝胶态电解质可以愈合内部损伤，提高锂电池安全性和使用寿命。

绿色可持续发展一直是社会发展的目标。但是凝胶态电解质作为高分子，难以溶于溶剂中，一直缺少有效的回收利用手段。因此对于电解质的回收，目前的研究还比较少，所以开发出一种可回收的电解质是十分必要的。

公开号为CN112652814A的中国发明专利申请公开了一种自修复固态电解质及其制备方法、应用，其制备方法具体步骤为：S1、将解离锂盐化合物与溶剂混合，超声得到解离液；S2、将自修复聚合物、交联剂、锂盐加入所述解离液中，混合均匀，升温反应获得自修复前驱体溶液；S3、将所述自修复前驱体溶液置于聚四氟乙烯板进行制膜，真空干燥，即得到自修复固态电解质。该方法采用的制备方法对外部环境要求很高，电解质对空气敏感，反应过程需要在真空无氧气情况下进行，若制备时不能保证真空环境，则电解质中锂盐氧化失效，电解质无法在电池中起到促进离子传输的作用。同时该专利中制备出的电解质机械强度较低，不能有效抑制锂枝晶生长，提高电池性能。

公开号为CN112646209A的中国发明专利公开了一种基于聚乙烯醇-普洛沙姆的双网络物理交联离子凝胶电解质体系及其制备方法，将聚乙烯醇(PVA)与蒸馏水混合、密封后，置于80-100℃下水浴加热、搅拌1-3h直至聚乙烯醇(PVA)全部溶解，即得到聚乙烯醇(PVA)溶液；将硼砂在搅拌状态下加入到去离子水中，得到硼砂溶液；将普洛沙姆(Pluronic)与氯化钠(NaCl)混合后，向上述混合物中加入聚乙烯醇(PVA)溶液混合、密封后，置于50-70℃下水浴加热、搅拌1-3h后，即得到溶胶体系；向溶胶体系中加入硼砂溶液，置于50-70℃下水浴加热、搅拌1-3h后，静置20-30h，即得到基于聚乙烯醇-普洛沙姆的双网络物理交联离子凝胶电解质体系(PVA-Pluronic P123-NaCl)。该方法中制备的电解质是通过动态硼酸酯键和氢键来构建可逆体系的，基于这些构建出的电解质只有在特定环境中才能体现出自修复性能，比如硼酸酯键的交换反应对于外界的PH值十分敏感，只有当所处环境呈酸性，有H₂O等存在时，材料才能发生可逆反应，体现自修复性能。