[发明专利]一种固态电解质及包括该固态电解质的固态电池

说明书

本发明提供一种固态电解质及包括该赴台电解质的固态电池，所述固态电解质包括一种共聚物，所述共聚物是聚酯类聚合物和有机硅树脂前驱体共聚形成的聚合物；所述固态电解质还包括离子导体。所述固态电解质具有较强的粘弹性和自愈合功能，能最大限度地减小受损后带来的性能损失，从根本上实现高安全、高可靠性和长寿命的特点。此外，所述固体电解质还可以解决与电极间界面阻抗大，界面相容性较差，同时充放电过程中正负极材料的体积膨胀和收缩导致的界面容易分离等问题。

技术领域

本发明涉及电化学储能电池技术领域，具体涉及一种固态电解质、其制备方法和包括该固态电解质的固态电池。

背景技术

锂电池是目前发展最快的电池之一。然而随着锂电池市场需求量的增大，锂电池安全性日益凸显。许多手机和汽车的自燃事故都是由于电池内部发生短路而产生大量热，导致内部电解液分解引起的。使用固态电解质代替有机电解液这一技术有望从根本上解决上述问题。

固态电解质包含无机固态电解质和有机聚合物固态电解质，固态电解质的使用虽在一定程度上抑制了枝晶生长，解决了漏液的安全问题，但是也存在固态电解质被枝晶刺穿的问题，电解质会遭到破坏，继而影响使用寿命；另外，在制备或使用过程中由于外部的受力造成机械损伤继而需要重新加工后才能继续使用。

并且，目前的固态电池中，固体电解质还存在与电极间界面阻抗大，界面相容性较差，同时充放电过程中正负极材料的体积膨胀和收缩导致的界面容易分离等问题。

发明内容

为了改善现有固态电解质容易被枝晶刺穿或者由于外部的受力造成机械损伤而无法继续使用的不足，本发明提供一种固态电解质、其制备方法和包括该固态电解质的固态电池，所述固态电解质具有较强的粘弹性和自愈合功能，能最大限度地减小受损后带来的性能损失，从根本上实现高安全、高可靠性和长寿命的特点。此外，所述固体电解质还可以解决与电极间界面阻抗大，界面相容性较差，同时充放电过程中正负极材料的体积膨胀和收缩导致的界面容易分离等问题。本发明的固态电解质包括一种自修复聚合物材料，所述自修复聚合物材料是一种基于生物体损伤自愈合的机理，在内部裂纹处实现自愈合的功能材料，本发明的固态电解质的使用可有效抑制裂纹的进一步生长，避免材料破坏，提高安全性的同时延长使用寿命。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种固态电解质，所述固态电解质包括一种共聚物，所述共聚物是聚酯类聚合物和有机硅树脂前驱体共聚形成的聚合物；所述固态电解质还包括离子导体。

根据本发明，所述聚酯类聚合物包括丙烯酸酯类聚合物，选自丙烯酸酯类化合物的均聚物，或丙烯酸酯类化合物与其他单体的共聚物。

根据本发明，所述丙烯酸酯类聚合物包括2-[[(丁基氨基)羰基]氧代]丙烯酸乙酯的均聚物(Poly(BCOE))、2-[[(丁基氨基)羰基]氧代]丙烯酸乙酯和环氧乙烷的共聚物(BCOE-co-EO)、2-[[(丁基氨基)羰基]氧代]丙烯酸乙酯和其他酯类化合物的共聚物(BCOE-co-RCOOR’，其中R可以是烃基，也可以是氢原子，R'为烃基)。

根据本发明，所述其他单体是环氧乙烷类单体或除丙烯酸酯类化合物之外的其他酯类化合物。

根据本发明，所述其他酯类化合物选自氟代碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯中的至少一种。

根据本发明，所述聚酯类聚合物和有机硅树脂前驱体共聚形成的聚合物的数均分子量为5.8×10³～3.6×10⁹。

根据本发明，所述聚酯类聚合物和有机硅树脂前驱体共聚形成的聚合物的玻璃转化温度Tg较聚酯类聚合物的玻璃转化温度Tg高至少10℃。

根据本发明，所述聚酯类聚合物和有机硅树脂前驱体共聚形成的聚合物的离子电导率至少为5.7×10^-4S/cm。