[发明专利]凝胶电解质及其制备方法、负极、锂电池及车辆

说明书

本申请公开了一种凝胶电解质及其制备方法、负极、锂电池及车辆。所述凝胶电解质包括锂盐、有机溶剂和聚合物基体；聚合物基体包括聚合物A和聚合物B，聚合物B的结构式如下：本申请的凝胶电解质中相比传统的液态电解液，具有流动性较弱，并且在锂金属负极侧的聚合物对电解液不亲和的特点，能够有效阻止电解液和锂金属的接触，减少电解液和活性锂的消耗，同时有利于促进锂离子分布均匀，使锂离子均匀沉积，抑制锂枝晶产生，进而提高电池的循环寿命。

技术领域

本发明一般涉及锂电池技术领域，具体涉及一种凝胶电解质及其制备方法、负极、锂电池及车辆。

背景技术

随着智能电子设备、电动汽车和大型储能设备的广泛应用，迫切需要具有更高能量密度和循环寿命的锂二次电池。锂金属具有高的理论比容量(3860mAh/g)和低的电化学势(-3.040Vvs标准氢电极)，被认为是下一代锂二次电池最理想的负极材料。

目前锂金属负极主要包括以下两方面的问题：(1)锂离子容易发生非均匀沉积，产生锂枝晶，导致电池短路；(2)锂枝晶比表面积大、活性高，易与电解液发生反应，持续消耗电解液和活性锂，导致电池循环性能差，寿命短。现有传统的锂二次电池中的液态电解液具有较好的流动性，极易和锂金属接触反应，进而无法避免上述锂负极的问题。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种凝胶电解质及其制备方法、负极、锂电池及车辆，该凝胶电解质流动性弱、能够阻止凝胶电解质与锂金属接触，减少了锂金属和凝胶电解质的消耗，同时使得锂离子分布均匀，抑制锂枝晶的产生。

第一方面，本发明提供一种凝胶电解质，包括锂盐、有机溶剂和聚合物基体；聚合物基体包括聚合物A和聚合物B，聚合物B的结构式如下：

其中，R₁选自氢、卤素、取代基取代或未取代的C₁-C₆的烷基中的一种；

R₂选自取代基取代或未取代的C₀-C₆的亚甲基、取代基取代或未取代的C₆-C₁₂的芳基、取代基取代或未取代的C₆-C₁₂的环烷基、取代基取代或未取代的含有杂原子的C₂-C₁₀的烷基、其中，M为取代基取代或未取代的C₀-C₆的亚甲基、取代基取代或未取代的苯基、取代基取代或未取代的环己烷基、取代基取代或未取代的含有杂原子的C₂-C₁₀的烷基；

m为1～50之间的任一整数；n为2～100000之间的任一整数。

作为可选的方案，取代基选自卤素、羟基、胺基、羧基、羰基、氰基、磺酸基、C₁-C₆的烷氧基、C₁-C₆的烷基、C₆-C₁₂的芳基或C₆-C₁₂的环烷基。

作为可选的方案，卤素选自氟、氯、溴中的一种；胺基选自C₁-C₆的伯胺、C₁-C₆的烷基取代的仲胺或叔胺；C₁-C₆的烷氧基选自甲氧基或乙氧基；C₁-C₆的烷基选自甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基或叔丁基；C₆-C₁₂的芳基选自苯基、萘基、或联苯基；C₆-C12的环烷基选自环己基或联环己基。

作为可选的方案，聚合物A为对有机溶剂和锂盐具有亲和性的任意至少一种聚合物。