[发明专利]固态电解质前驱体、锂电池及制备方法

说明书

本发明公开了一种固态电解质前驱体、锂电池及制备方法。该固态电解质前驱体包括锂盐、分散剂、引发剂和聚合物单体；锂盐、引发剂和聚合物单体分散于分散剂中；聚合物单体包括季戊四醇四烯酸酯类和含有羟基的直链烯酸酯类，引发剂能够引发聚合物单体发生聚合，固态电解质前驱体在聚合物单体发生聚合后呈固体状态。该固态电解质前驱体能够在电池内部发生聚合，并且将其中的分散剂和锂盐留存于形成的聚合物中，有助于提高离子电导率。同时采用含有羟基的直链烯酸酯类和季戊四醇四烯酸酯类进行共聚，不仅能够进一步提高离子电导率，还能够降低电池内部的界面阻抗。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种固态电解质前驱体、锂电池及制备方法。

背景技术

二次电池已经成为目前人类日常生产、生活中的重要一环，锂离子电池是目前商用最广泛的二次电池。传统的锂离子电池通常采用电解液供锂离子的迁移和传导。

但使用了电解液的电池会存在安全隐患。例如，添加了电解液的电池用久了之后可能会出现鼓胀的现象，在发生小概率事件时，例如撞击、高温等意外，则电池有可能短路、起火或爆炸。这种安全隐患导致了电池在大规模储能领域的进一步应用。

全固态电池是解决上述安全隐患的一种途径。全固态电池就是内部所有材料都以固态形式存在的电池，其采用固态电解质以取代传统的电解液，能够有效防止锂枝晶刺穿引起的短路，同时能够避免传统的使用电解液的电池中出现的漏液、鼓胀的问题。

虽然全固态电池在使用过程中更为安全，但其自身仍存在一些问题导致其无法产业化应用。一方面，离子在固体中的传导性能远不如在液体中的传导性能，导致固态电解质的离子电导率通常要比液态电解质的离子电导率低1～3个数量级。另一方面，固态电解质与电极材料之间存在界面，离子在界面处的传导较慢，导致界面阻抗较高。这限制了全固态电池在较大倍率下的充放电性能。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够在电池内部发生聚合形成固态电解质的固态电解质前驱体，以提高电池的离子电导率并且降低电池内部的界面阻抗，进而改善全固态电池的性能。

根据本发明的一个实施例，一种固态电解质前驱体，其包括锂盐、分散剂、引发剂和聚合物单体；所述锂盐、所述引发剂和所述聚合物单体分散于所述分散剂中；所述聚合物单体包括季戊四醇四烯酸酯类和含有羟基的直链烯酸酯类，所述引发剂能够引发所述聚合物单体发生聚合，所述固态电解质前驱体在所述聚合物单体发生聚合后呈固体状态。

在其中一个实施例中，所述季戊四醇四烯酸酯类与丙烯酸-2-羟基乙酯的质量比为1：(1～4)；所述锂盐和所述分散剂的总质量与所述聚合物的质量之比为20：(1～8)。

在其中一个实施例中，所述季戊四醇四烯酸酯类的结构如下：

其中，R₁～R₄各自独立地选自碳原子数为2～5的直链烃基，且该直链烃基中具有位于远离所连接的酯基的一侧端部的碳碳双键；和/或

所述含有羟基的直链烯酸酯类中的碳原子数为3～10。

在其中一个实施例中，所述季戊四醇四烯酸酯类为季戊四醇四丙烯酸酯；和/或

所述含有羟基的直链烯酸酯类为丙烯酸-2-羟基乙酯。

在其中一个实施例中，所述季戊四醇四烯酸酯类与所述含有羟基的直链烯酸酯类的质量比为1：(1～4)；所述锂盐和所述分散剂的总质量与所述聚合物单体的总质量之比为20：(1～8)。

在其中一个实施例中，所述锂盐在所述分散剂中的浓度为0.1mol/L～2mol/L。

在其中一个实施例中，所述锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、二氟草酸硼酸锂、双草酸硼酸锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂和双氟磺酰亚胺锂中的一种或多种；和/或