[发明专利]一种固体电解质及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种固体电解质，属于固态电池技术领域，包括满足具有有序的碳复合主链、含有活性氨基、含有羟基、含有胺基、含有活性基团中若干特征的电解质结构基质，粘结剂为海藻酸钠，添加剂为聚乙烯醇；电解质溶液为丁二腈‑双(三氟甲烷)磺酰亚胺锂‑二氟草酸硼酸锂；其中，电解质结构基质与所述海藻酸钠的混合比为1:1～5:1，聚乙烯醇的质量比占电解质结构基质‑海藻酸钠总质量10wt％～30wt％。本发明还提供一种该固体电解质不仅降低了聚合物的溶胀倾向，而且提高了聚合物的结构强度、热稳定性和机械稳定性等性能。本发明还提供一种固体电解质的制备方法。本发明还提供一种固体电解质的应用。

技术领域

本发明属于固态电池技术领域，更具体地说，是涉及一种固体电解质及其制备方法和应用。

背景技术

固态电解质由于高能量密度和高安全性而成为了锂电池研究的热门，其中聚合物电解质具有良好的机械性能和柔性特征，通常与固体电极有更好的界面相容性，能有效降低界面电阻，因此吸引了越来越多的关注。但目前绝大多数聚合物电解质通常存在室温下电化学性能较差，电化学窗口较窄等缺陷。

固态电池采用不具有流动性的固态电解质，因其不仅具有较低的易燃性，而且还表现出与金属锂负极高界面相容性的优点，因此吸引了越来越多的关注。但仍存在固体电解质复合膜的离子导电性低或锂离子转移性差的缺陷。

因此寻找一种能克服现有技术中上述缺点的固体电解质，是解决环境污染问题、提高电池综合性能的一条迫在眉睫的有效途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固体电解质及其制备方法和应用，旨在解决现有技术中存在的固体电解质复合膜的离子导电性低或锂离子转移性差的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种固体电解质，包括：满足具有有序的碳复合主链、含有活性氨基、含有羟基、含有胺基、含有活性基团中若干特征的电解质结构基质，粘结剂为海藻酸钠，添加剂为聚乙烯醇；电解质溶液为丁二腈-双(三氟甲烷)磺酰亚胺锂-二氟草酸硼酸锂；其中，所述电解质结构基质与所述海藻酸钠的混合比为1:1～5:1，所述聚乙烯醇的质量比占所述电解质结构基质-海藻酸钠总质量10wt％～30wt％。

优选地，所述电解质结构基质为壳聚糖。

本发明还提供一种固体电解质的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、按预设比例称取壳聚糖、海藻酸钠，然后将壳聚糖、海藻酸钠分别溶解于纯水或超纯水中，搅拌均匀，得到各自的水溶液；

步骤二、将步骤一制得的两种溶液按预设比例混合，得到壳聚糖-海藻酸钠溶液；

步骤三、按预设比例称取聚乙烯醇，并将聚乙烯醇溶解在步骤二中的壳聚糖-海藻酸钠溶液中；

步骤四、将步骤三制得的混合溶液干燥成型，然后再浸入丁二腈-双(三氟甲烷)磺酰亚胺锂-二氟草酸硼酸锂电解液中，电解液被壳聚糖-海藻酸钠电解质复合膜吸收得到壳聚糖-海藻酸钠固体电解质。

优选地，在步骤一中，壳聚糖以1w％～10w％比例溶解于超纯水中后充分搅拌24～72h后得到壳聚糖-水溶液；海藻酸钠以1w％～10w％比例溶解于超纯水中后充分搅拌24～72h后得到海藻酸钠-水溶液。

优选地，在步骤二中，将壳聚糖-水溶液和海藻酸钠-水溶液溶液以1:1～5:1的比例混合获得壳聚糖-海藻酸钠溶液。

优选地，在步骤三中，称取10wt％～30wt％的聚乙烯醇，将其溶解到壳聚糖-海藻酸钠溶液中。

优选地，将聚乙烯醇、壳聚糖、海藻酸钠的混合溶液，在50℃～80℃的条件下匀速搅拌24～72h，直至聚乙烯醇粉末完全溶解，混合溶液变为澄清透明溶液，得到壳聚糖-海藻酸钠凝胶流体。