【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于電池，具體涉及一種固態(tài)電解質(zhì)和電池。
技術(shù)介紹
1、自商業(yè)化以來，鋰離子電池在便攜式電子設(shè)備和電動(dòng)汽車等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。當(dāng)前由液體電解質(zhì)引發(fā)的電極溶解、電極副反應(yīng)、鋰枝晶生長(zhǎng)及差的熱穩(wěn)定性等一系列問題使得更高能量密度、更長(zhǎng)循環(huán)壽命和更高安全性鋰離子電池成為當(dāng)前市場(chǎng)的迫切需求。固態(tài)電池使用的具有寬電化學(xué)穩(wěn)定窗口、高模量和高熱穩(wěn)定性的固態(tài)電解質(zhì)具備匹配高容量電極材料、抑制鋰枝晶生長(zhǎng)及提高使用安全性的潛力。同時(shí)，全固態(tài)電池采用金屬鋰負(fù)極可以實(shí)現(xiàn)更高的能量密度。因此，固態(tài)鋰離子電池技術(shù)具有良好的發(fā)展前景。
2、全固態(tài)鋰離子電池優(yōu)異電化學(xué)性能的實(shí)現(xiàn)需要其核心——固態(tài)電解質(zhì)具有高離子電導(dǎo)率和優(yōu)異電解質(zhì)/電極界面接觸性。固態(tài)聚合物電解質(zhì)具有良好的柔韌性，與正極接觸性優(yōu)異，但是其離子電導(dǎo)率低，機(jī)械強(qiáng)度不夠，無法抑制鋰枝晶的生長(zhǎng)。目前通過向固態(tài)聚合物電解質(zhì)中添加無機(jī)陶瓷填料，既保留了較高的離子電導(dǎo)率(10-4s/cm)，同時(shí)兼具了聚合物的柔性以及較好的界面接觸的優(yōu)點(diǎn)。但目前復(fù)合聚合物電解質(zhì)中聚合物與無機(jī)陶瓷顆粒之間界面接觸差，無機(jī)陶瓷顆粒在聚合物中的分散性差，導(dǎo)致復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)離子電導(dǎo)率普遍偏低，且電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率和強(qiáng)度的分布不均勻，最終影響組裝后的電池的性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中復(fù)合聚合物固態(tài)電解質(zhì)中聚合物與無機(jī)陶瓷顆粒之間界面接觸差、且無機(jī)陶瓷顆粒分散性差的技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供一種固態(tài)電解質(zhì)和電池。
2、為解決上述技術(shù)問題，一方面，本專
3、所述改性電解質(zhì)包括電解質(zhì)顆粒和位于所述電解質(zhì)顆粒表面的聚多巴胺。
4、優(yōu)選的，所述多元共聚物和所述改性電解質(zhì)的質(zhì)量比為（20~60）：（40~80）。
5、優(yōu)選的，所述氰基結(jié)構(gòu)單元、有機(jī)酸酸類結(jié)構(gòu)單元和丙烯酸酯類結(jié)構(gòu)單元的質(zhì)量比為（50~70）：（10~30）：（20~40）。
6、優(yōu)選的，所述有機(jī)酸類結(jié)構(gòu)單元為磺酸類結(jié)構(gòu)單元；所述磺酸類結(jié)構(gòu)單元選自c2-c14的烯烴磺酸類結(jié)構(gòu)單元、苯乙烯磺酸類結(jié)構(gòu)單元、苯乙烯磺酸烷基衍生物類結(jié)構(gòu)單元、c5-c18的丙烯酸磺基羥基烷基酯類結(jié)構(gòu)單元、c5-c18的甲基丙烯酸磺基羥基烷基酯類結(jié)構(gòu)單元、c5-c18的磺基烷基甲基丙烯酰胺類結(jié)構(gòu)單元、c3-c18的烷基烯丙基磺基琥珀酸類結(jié)構(gòu)單元中的至少一種。
7、優(yōu)選的，所述氰基結(jié)構(gòu)單元選自丙烯腈結(jié)構(gòu)單元、苯乙烯腈結(jié)構(gòu)單元、甲基丙烯腈結(jié)構(gòu)單元、乙基丙烯腈結(jié)構(gòu)單元、丙基丙烯腈結(jié)構(gòu)單元、2-氰基-3-乙氧基丙烯酸乙酯結(jié)構(gòu)單元、氰基丙烯酸乙酯結(jié)構(gòu)單元、四(4-腈基苯基)乙烯結(jié)構(gòu)單元、2-氰基-5-降冰片烯結(jié)構(gòu)單元、芐基丙二腈結(jié)構(gòu)單元中一種或多種；
8、所述丙烯酸酯類結(jié)構(gòu)單元選自丙烯酸甲酯結(jié)構(gòu)單元、丙烯酸乙酯結(jié)構(gòu)單元、丙烯酸正丙酯結(jié)構(gòu)單元、丙烯酸異丙酯結(jié)構(gòu)單元、丙烯酸正丁酯結(jié)構(gòu)單元、丙烯酸異丁酯結(jié)構(gòu)單元、丙烯酸叔丁酯結(jié)構(gòu)單元、丙烯酸正戊酯結(jié)構(gòu)單元、丙烯酸異戊酯結(jié)構(gòu)單元、丙烯酸正己酯結(jié)構(gòu)單元、丙烯酸正辛酯結(jié)構(gòu)單元、丙烯酸異辛酯結(jié)構(gòu)單元、丙烯酸異冰片酯結(jié)構(gòu)單元、丙烯酸苯氧基乙酯結(jié)構(gòu)單元、雙環(huán)戊烯基丙烯酸酯結(jié)構(gòu)單元、丙烯酸環(huán)己酯結(jié)構(gòu)單元、丙烯酸芐酯結(jié)構(gòu)單元、甲基丙烯酸甲酯結(jié)構(gòu)單元、甲基丙烯酸乙酯結(jié)構(gòu)單元、甲基丙烯酸正丙酯結(jié)構(gòu)單元、甲基丙烯酸異丙酯結(jié)構(gòu)單元、甲基丙烯酸正丁酯結(jié)構(gòu)單元、甲基丙烯酸異丁酯結(jié)構(gòu)單元、甲基丙烯酸叔丁酯結(jié)構(gòu)單元、甲基丙烯酸正戊酯結(jié)構(gòu)單元、甲基丙烯酸異戊酯結(jié)構(gòu)單元、甲基丙烯酸正己酯結(jié)構(gòu)單元、甲基丙烯酸異辛酯結(jié)構(gòu)單元、甲基丙烯酸異冰片酯結(jié)構(gòu)單元、甲基丙烯酸苯氧基乙酯結(jié)構(gòu)單元、雙環(huán)戊烯基甲基丙烯酸酯結(jié)構(gòu)單元、甲基丙烯酸環(huán)己酯結(jié)構(gòu)單元、甲基丙烯酸芐酯結(jié)構(gòu)單元、乙二醇二丙烯酸酯結(jié)構(gòu)單元、乙二醇二甲基丙烯酸酯結(jié)構(gòu)單元、乙氧基化乙二醇二丙烯酸酯結(jié)構(gòu)單元、乙氧基化乙二醇二甲基丙烯酸酯結(jié)構(gòu)單元、甲基丙烯酸烯丙酯結(jié)構(gòu)單元、鄰苯二甲酸二烯丙酯結(jié)構(gòu)單元、己二酸二烯丙酯結(jié)構(gòu)單元、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯結(jié)構(gòu)單元、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯結(jié)構(gòu)單元、季戊四醇二丙烯酸酯結(jié)構(gòu)單元、季戊四醇二甲基丙烯酸酯結(jié)構(gòu)單元、季戊四醇三丙烯酸酯結(jié)構(gòu)單元、季戊四醇三甲基丙烯酸酯結(jié)構(gòu)單元中的至少一種。
9、優(yōu)選的，所述聚多巴胺與所述電解質(zhì)顆粒的質(zhì)量比為（5~30）：（70~95）。
10、優(yōu)選的，所述聚多巴胺包覆于所述電解質(zhì)顆粒表面，形成聚多巴胺包覆層，所述聚多巴胺包覆層的厚度為5~30nm。
11、優(yōu)選的，所述電解質(zhì)顆粒的體積平均粒徑d50為0.3~3μm。
12、優(yōu)選的，所述電解質(zhì)顆粒包括llto、llzo、lagp中的一種或多種。
13、另一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N電池，包括負(fù)極、正極和如上任一項(xiàng)所述的固態(tài)電解質(zhì)。
14、本申請(qǐng)?zhí)峁┑墓虘B(tài)電解質(zhì)通過使用聚多巴胺在電解質(zhì)顆粒表面利用其黏附性形成包覆層，其結(jié)構(gòu)使電解質(zhì)顆粒帶負(fù)電，強(qiáng)靜電排斥力使聚多巴胺包覆的電解質(zhì)顆粒表現(xiàn)出極強(qiáng)的穩(wěn)定性，避免改性電解質(zhì)顆粒與多元共聚物進(jìn)行復(fù)合時(shí)出現(xiàn)團(tuán)聚，使改性電解質(zhì)均勻分散在多元共聚物中，保證固態(tài)電解質(zhì)強(qiáng)度的均勻性和一致性，得到復(fù)合聚合物固態(tài)電解質(zhì)。聚多巴胺包覆層中的n、o及活潑氫與多元共聚物之間形成氫鍵，提高多元共聚物和改性電解質(zhì)之間的結(jié)合力，保證了電解質(zhì)顆粒與聚合物之間的結(jié)合強(qiáng)度。聚多巴胺的鏈段具有柔韌性，改善與多元共聚物之間的界面接觸性，可以降低界面電阻。多元共聚物中通過引入丙烯酸酯類結(jié)構(gòu)單元提高其柔韌性。多元共聚物中通過引入氰基結(jié)構(gòu)單元，提高多元聚合物的抗氧化性，適配高壓正極材料。多元共聚物中通過引入含有有機(jī)酸類結(jié)構(gòu)單元，使得多元聚合物的主鏈上帶有電負(fù)性的基團(tuán)，為鋰離子提供了穩(wěn)定的傳輸通道，鋰離子在電場(chǎng)作用下，在多元共聚物的鏈段上的相鄰的有機(jī)酸根基團(tuán)之間通過躍遷傳輸?shù)臋C(jī)制進(jìn)行遷移，加強(qiáng)了離子傳輸，有利于固態(tài)電解質(zhì)離子電導(dǎo)率的提高。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，所述固態(tài)電解質(zhì)包括多元共聚物和改性電解質(zhì)，所述多元共聚物包括氰基結(jié)構(gòu)單元、有機(jī)酸類結(jié)構(gòu)單元和丙烯酸酯類結(jié)構(gòu)單元；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，所述多元共聚物和所述改性電解質(zhì)的質(zhì)量比為（20~60）：（40~80）。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，所述氰基結(jié)構(gòu)單元、有機(jī)酸酸類結(jié)構(gòu)單元和丙烯酸酯類結(jié)構(gòu)單元的質(zhì)量比為（50~70）：（10~30）：（20~40）。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，所述有機(jī)酸類結(jié)構(gòu)單元為磺酸類結(jié)構(gòu)單元；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，所述氰基結(jié)構(gòu)單元選自丙烯腈結(jié)構(gòu)單元、苯乙烯腈結(jié)構(gòu)單元、甲基丙烯腈結(jié)構(gòu)單元、乙基丙烯腈結(jié)構(gòu)單元、丙基丙烯腈結(jié)構(gòu)單元、2-氰基-3-乙氧基丙烯酸乙酯結(jié)構(gòu)單元、氰基丙烯酸乙酯結(jié)構(gòu)單元、四(4-腈基苯基)乙烯結(jié)構(gòu)單元、2-氰基-5-降冰片烯結(jié)構(gòu)單元、芐基丙二腈結(jié)構(gòu)單元中一種或多種；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，所述聚多巴胺與所述電解質(zhì)顆粒的質(zhì)量比為（5
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，所述聚多巴胺包覆于所述電解質(zhì)顆粒表面，形成聚多巴胺包覆層，所述聚多巴胺包覆層的厚度為5~30nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，所述電解質(zhì)顆粒的體積平均粒徑D50為0.3~3μm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，所述電解質(zhì)顆粒包括LLTO、LLZO、LAGP中的一種或多種。
10.一種電池，其特征在于，包括負(fù)極、正極和如權(quán)利要求1~9任一項(xiàng)所述的固態(tài)電解質(zhì)。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，所述固態(tài)電解質(zhì)包括多元共聚物和改性電解質(zhì)，所述多元共聚物包括氰基結(jié)構(gòu)單元、有機(jī)酸類結(jié)構(gòu)單元和丙烯酸酯類結(jié)構(gòu)單元；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，所述多元共聚物和所述改性電解質(zhì)的質(zhì)量比為（20~60）：（40~80）。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，所述氰基結(jié)構(gòu)單元、有機(jī)酸酸類結(jié)構(gòu)單元和丙烯酸酯類結(jié)構(gòu)單元的質(zhì)量比為（50~70）：（10~30）：（20~40）。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，所述有機(jī)酸類結(jié)構(gòu)單元為磺酸類結(jié)構(gòu)單元；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，所述氰基結(jié)構(gòu)單元選自丙烯腈結(jié)構(gòu)單元、苯乙烯腈結(jié)構(gòu)單元、甲基丙烯腈結(jié)構(gòu)單元、乙基丙烯腈結(jié)構(gòu)單元、丙基丙烯腈結(jié)構(gòu)單元、2-氰基-3-乙氧基丙烯酸乙...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曹華偉，陳勝利，戴國(guó)雄，程乙峰，賈寶泉，王鍵，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：深圳好電科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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