[发明专利]一种电解质材料及其制备方法、固体电解质及电池

说明书

本发明公开一种电解质材料及其制备方法、固体电解质及电池，涉及电池技术领域，以在保证电池性能的前提下，提高电池的安全性能。所述电解质材料包括基体材料、以及分散在基体材料中的冠醚和冠醚配合物；所述冠醚用于控制基体材料的结晶度，所述冠醚配合物是由冠醚和金属离子盐配位而成。所述固体电解质包括上述技术方案所提的电解质材料。本发明提供的电解质材料及其制备方法、固体电解质及电池用于离子电池中。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电解质材料的制备方法及电解质材料、固体电解质及电池。

背景技术

锂离子电池是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。其具有较高的能量密度、良好的循环性能、无记忆效应等特点，成为近几年来研究者们关注的焦点。

然而，由于锂资源匮乏导致锂离子电池成本一直居高不下，且有抬头的趋势。为了降低锂离子电池的制作成本，人们开始研究开发以钠、镁、铝等低成本元素的二次电池，尤其是铝离子电池储量高、得失电子数多、成本低等优势成为替代锂离子电池的新型电池，但是，这些电池通常使用易燃易爆的有机碳酸酯类电解液作为有机电解质溶液，使得电池有可能出现有机电解质溶液泄漏，甚至因此而导致爆炸并引起火灾，因此，如何提高电池的安全性称为目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电解质材料及其制备方法、固体电解质及电池，以在保证电池性能的前提下，提高电池的安全性能。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电解质材料，该电解质材料包括基体材料、以及分散在基体材料中的冠醚和冠醚配合物；所述冠醚用于控制基体材料的结晶度，所述冠醚配合物是由冠醚和金属离子盐配位而成。

与现有技术相比，本发明提供的电解质材料不仅包括基体材料，还包括分散在基体材料中的冠醚配合物和冠醚，而冠醚和冠醚配合物所含有的冠醚均具有一定的配位性，使得金属离子与基体材料具有良好的相容性，并且电解质材料所制作的固体电解质在没有电流通过时，其中所含有的冠醚可有效的保证金属离子的稳定性。而且，本发明提供的电解质材料所含有的冠醚以及冠醚配合物所包括的冠醚与金属离子的配位性比较弱，使得电解质材料所制作的固体电解质有电流通过时，比较容易的从冠醚上脱离，并通过不断的与其他的冠醚进行配位、脱离的方式实现离子传递。

另外，由于冠醚可控制基体材料的结晶度，使得制作固体电解质材料时，冠醚可以作为增塑剂使得电解质材料固化成的固体电解质具有较好的弹性和韧性；而且，由于冠醚掺杂在基体材料中，使得基体材料的非晶区范围增大，而离子传导的过程主要在基体材料的非晶区进行，因此，本发明提供的电解质材料所制作的固体电解质在电流的作用下，金属离子在电解质材料中的动力学扩散能力大幅增加。

由上可知，本发明提供的电解质材料中冠醚配合物所含有的金属离子从冠醚上脱离后，可快速的通过基体材料传导，从而有效提高固体电解质的电导率，这使得电解质材料所制作的固体电解质可应用于电池，以保证电池具有良好的性能的前提下，不会出现电解质漏液甚至爆炸的危险。

本发明还提供了一种上述技术方案所述的电解质材料的制备方法，所述电解质材料的制备方法包括：

将基体材料、金属离子盐和冠醚溶解在溶剂中，获得均一溶液，使得一部分冠醚与金属离子盐所含有的金属离子进行配位，获得冠醚配合物，另一部分冠醚与所述冠醚配合物分散在基体材料中；

将所述均一溶液所含有的溶剂去除，获得电解质材料。

与现有技术相比，本发明提供的电解质材料的制备方法的有益效果与上述技术方案所述的电解质材料的有益效果相同，在此不做赘述。

本发明还提供了一种固体电解质，该固体电解质包括上述技术方案所述的电解质材料或上述技术方案所述电解质材料的制备方法所制备的电解质材料。