[发明专利]一种宽温度范围固态电解质及其应用

说明书

本发明公开了一种宽温度范围固态电解质，按质量百分比计，包括生物质5～50％、有机离子塑性晶体30～70％和锂盐5～60％。本发明还提供了包括上述固态电解质的锂二次电池及其制备方法。本发明通过在有机离子塑型晶体‑锂盐电解质体系中引入寒天，在实现宽工作温度范围的基础上，确保固态电解质具有较高的安全性，能够通过锂电池安全测试的针刺试验及加热试验。

技术领域

本发明涉及新型锂电池固态电解质领域，具体涉及一种宽温度范围固态电解质、包括该固态电解质的锂离子二次电池和该锂离子二次电池的制备方法。

背景技术

锂离子电池作为一种新型高能电池，在电动汽车、储能及电子产品领域都得到了广泛应用。然而，现有技术中锂离子二次电池的电解质中采用的有机电解液沸点较低，且在低温下容易发生变质，使得其工作温度范围较窄。同时，有机电解液易燃易挥发的特点使得其在锂离子二次电池使用中存在极大的安全隐患，并且这一安全隐患会随着电池的应用规模增大而增大，制约了高比能量的锂离子二次电池的发展。

近年来，研究者通过调整电解液配方，以寻求工作温度范围较宽且安全性高的电解质。例如：(1)添加适当的添加剂，使得电解液在较低温度下工作，但因其沸点所限，其安全性以及高温应用场景的问题仍无法解决；(2)将聚合物以部分或完全取代电解液的方式引入锂二次电池体系中，形成聚合物电解质的方法，虽然能同时提高电解质安全性并使得电池可以在高温环境下工作，但聚合物大都存在室温离子电导率较低(10^-5～10^-6S/cm)，同时其离子电导率随着温度的降低而降低，使得其在低温环境下无法使用。

此外，专利CN111370757A公开了一种含有机离子塑性晶体的固体电解质，所述固体电解质包含聚合物、有机离子塑性晶体和高配比的锂盐，提高了固体电解质的离子导电率。但是有机离子塑性晶体和高配比的锂盐的组合，其机械性能有所降低，有可能由固态体系转为液态体系，导致安全性较低。

因此，针对现有技术中电解质不能同时满足安全性高、应用至低温环境和应用至高温环境的缺陷，研发一种新的电解质，是本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明为实现上述目的，提供了一种宽温度范围固态电解质、包括该固态电解质的锂离子二次电池和该锂离子二次电池的制备方法。

本发明的第一方面提供一种宽温度范围固态电解质，按质量百分比计，包括以下组分：

生物质 5～50％

有机离子塑性晶体 30～70％

锂盐 5～60％。

优选地，按质量百分比计，包括以下组分：

生物质 10～20％

有机离子塑性晶体 50～60％

锂盐 20～40％。

优选地，所述生物质为寒天。

优选地，所述寒天的水分含量小于等于20ppm。

优选地，所述有机离子塑性晶体为下式(1)和/或(2)的聚合物：

式(1)和(2)中的B^-为(CF₃SO₂)₂N^-或者(FSO₂)₂N^-。