[发明专利]一种聚合物电解质及其制备方法与电池

说明书

本发明公开一种聚合物电解质及其制备方法与电池，其中，所述聚合物电解质包括聚合物基质，所述聚合物基质由式(Ⅰ)所示结构的单体聚合而成；其中，A选自‑F、‑CH₃、‑CN或‑H；R₁选自含有胍、三氮嗪、三氮唑或二氮唑结构的基团；n的取值为0或1。所述聚合物电解质中的聚合物基质可以与正极材料溶出的过渡金属离子形成稳定的五元或六元环的配位结构而发挥强螯合作用，有效解决了过渡金属离子穿梭到负极界面导致的固态电解质界面退化、电池循环及倍率性能下降的问题。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种聚合物电解质及其制备方法与电池。

背景技术

锂离子电池作为一种高输出电压、高能量密度、无记忆效应且环境友好的绿色化学电源，具有很好的经济效益、社会效益和战略意义，已被广泛应用于移动通讯、消费数码产品、动力新能源汽车等各个领域。随着动力电池的广泛应用，人们对电池的能量密度需求越来越高。目前主要采用高镍NCM三元材料作为正极材料提高电池的能量密度，但高镍NCM三元材料在循环过程中，正极过渡金属离子溶出会造成电池的循环性能、倍率性能下降，最终导致电池失效，且高镍NCM三元体系液态电池的安全性能较差。为了解决正极金属溶出，目前主流的改善方向是进行正极包覆提高正极的稳定性以及在液态电解液中添加正极成膜添加剂。正极成膜添加剂的加入会增加电池的阻抗，降低电池的倍率及循环性能，且高镍NCM三元液态电池的安全性能较差。另外，传统的聚合物电解质虽然一定程度上可以减少金属离子溶出，但由于这类聚合物基质与金属离子之间的弱鳌合作用(难以形成稳定的五元环或六元环配位)，大部分金属离子仍然会穿梭到负极，从而引起电池性能下降。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种聚合物电解质及其制备方法与电池，旨在解决现有正极材料中的过渡金属离子溶出导致电池循环性能及倍率性能较差的问题。

本发明的技术方案如下：

本发明的第一方面，提供一种聚合物电解质，其中，所述聚合物电解质包括聚合物基质，所述聚合物基质由式(Ⅰ)所示结构的单体聚合而成；

其中，A选自-F、-CH₃、-CN或-H；

R₁选自含有胍、三氮嗪、三氮唑或二氮唑结构的基团；

n的取值为0或1。

可选地，所述R₁选自以下结构中的一种：

其中，表示连接位点。

可选地，所述聚合物基质由式(Ⅰ)所示结构的单体均聚而成，或所述聚合物基质由式(Ⅰ)所示结构的单体与第一单体共聚而成。

可选地，所述第一单体选自N-单取代丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯酰胺、氰基丙烯酸酯、聚乙二醇单甲醚(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、聚四氢呋喃二甲基丙烯酸酯、丙烯酸酐、中的一种或多种；其中，B选自-O-或-NH-，C^-选自PF₆ˉ，D选自-H、-CH₃或-F，v的取值为1-4中的整数。

可选地，所述聚合物电解质还包括金属盐，所述金属盐包括锂盐、钠盐中的一种，所述锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、二草酸硼酸锂、草酸二氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、二氟磷酸锂、4，5-二氰基-2-三氟甲基咪唑锂中的一种或多种；所述钠盐选自高氯酸钠、六氟磷酸钠、双三氟磺酰亚胺钠、双氟磺酰亚胺钠中的一种或多种。