一种固态电解质及包括该固态电解质的锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供一种固态电解质及包括该固态电解质的锂离子电池。本发明专利技术的固态电解质包括聚合物和锂盐，所述聚合物包括来自于含有取代或未取代的脲基基团的烯烃化合物的第一结构单元，所述含有取代或未取代的脲基基团的烯烃化合物还包括至少一个环状基团。本发明专利技术的固态电解质中的聚合物中含有环状基团，有利于锂离子在固态电解质中的自由移动，从而使固态电解质具有更高的离子电导率。质具有更高的离子电导率。

【技术实现步骤摘要】
一种固态电解质及包括该固态电解质的锂离子电池


[0001]本专利技术属于锂离子电池领域，涉及一种固态电解质及包括该固态电解质的锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池的基本结构包括正极、负极以及设置于正负极之间的用于导通离子但隔绝电子的电解质。传统的电解质多为有机液态电解质，但有机液态电解质在使用过程中存在胀气和漏液隐患。固态电池是一种新型电池，其内部的电解质为固态，相比液态电解质极大提升了电池的安全性能，但固态电解质的离子电导率相比于液态电解质较低。电解质的离子电导率是衡量电池电性能的重要指标，反映了电池内部锂离子的迁移速率，对电池的充放电速率具有重要影响。因此，如何改善固态电解质的离子电导率，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种固态电解质，通过对固态电解质中聚合物的组成进行限定，能够有效改善固态电解质的离子电导率。
[0004]本专利技术还提供一种锂离子电池，包括上述固态电解质，由于上述固态电解质具有良好的离子电导率，因此锂离子电池具有优异的循环性能。
[0005]本专利技术提供一种固态电解质，包括聚合物和锂盐，所述聚合物包括来自于含有取代或未取代的脲基基团的烯烃化合物的第一结构单元，所述含有取代或未取代的脲基基团的烯烃化合物还包括至少一个环状基团。
[0006]如上所述的固态电解质，其中，所述含有取代或未取代的脲基基团的烯烃化合物具有式1所示的结构：
[0007][0008]其中，R1、R3、R4分别独立地选自H、卤素、硝基、氰基、取代或未取代的C
1～12
的烷基、取代或未取代的C
1～12
的烷氧基、取代或未取代的氨基；R2选自羰基、取代或未取代的(杂)芳基、酯基、取代或未取代的C
1～12
亚烷基、羧基或者化学键；M1选自H、羰基、取代或未取代的C
1～20
烷基、取代或未取代的C
1～20
烷氧基、羟基、卤素、氨基、硝基、三氟甲基、烃硫基、取代或未取代的(杂)芳基；M2、M3分别独立地选自氢、取代或未取代的C
4～60
(杂)芳基、取代或未取代的C
1～20
烷基、取代或未取代的C
1～20
烷氧基、羰基、取代或未取代含有杂环原子的C
2～12
环烷基、酰基、羧基、酯基、或者M2、M3键结成环；R1～R4及M1～M3中至少有一个环状基团。
[0009]如上所述的固态电解质，其中，所述含有取代或未取代的脲基基团的烯烃化合物
的分子量为100
‑
2000。
[0010]如上所述的固态电解质，其中，所述聚合物的数均分子量为3000～80000，其中，所述第一结构单元在所述聚合物中的质量占比为不低于14％。
[0011]如上所述的固态电解质，其中，所述聚合物的结晶度≤45％。
[0012]如上所述的固态电解质，其中，所述固态电解质按照质量百分含量包括60％～90％的聚合物、10％～30％的锂盐、0％～10％的助剂。
[0013]如上所述的固态电解质，其中，所述聚合物还包括第二结构单元，所述第二结构单元来自于烯烃类化合物，所述第二结构单元和所述第一结构单元不同。
[0014]如上所述的固态电解质，其中，所述聚合物含有取代或未取代的脲基基团的烯烃化合物按照包括以下过程的方法制备得到：
[0015]使包含第一异氰酸酯类化合物和第一胺类化合物的溶剂体系，得到所述含有取代或未取代的脲基基团的烯烃化合物；其中，所述第一异氰酸酯类化合物满足式2a所示的结构，所述第一胺类化合物满足式3a所示的结构，所述第一胺类化合物为伯胺类或仲胺类化合物，
[0016][0017]如上所述的固态电解质，其中，所述聚合物含有取代或未取代的脲基基团的烯烃化合物按照包括以下过程的方法制备得到：
[0018]使包括第二异氰酸酯类化合物和第二胺类化合物的溶剂体系反应，得到所述含有取代或未取代的脲基基团的烯烃化合物；第二胺类化合物满足式2b所示的结构，第二异氰酸酯类化合物满足式3b所示的结构，式3b中，M
x
为M2或者M3，
[0019][0020]本专利技术还提供一种锂离子电池，包括正极片、负极片以及位于所述正极片和负极片之间的固态电解质，其中，固态电解质为如上所述的固态电解质。
[0021]本专利技术的固态电解质包括聚合物，聚合物包括来自于含有取代或未取代的脲基基团的烯烃化合物的第一结构单元，且烯烃化合物还包括至少一个环状基团，该聚合物能够有效改善固态电解质的离子导电率。
[0022]本专利技术的锂离子电池包括上述固态电解质，由于上述固态电解质具有良好的离子电导率，因此锂离子电池具有优异的循环性能。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]本专利技术第一方面提供一种固态电解质，包括聚合物和锂盐，聚合物包括来自于含有取代或未取代的脲基基团的烯烃化合物的第一结构单元，含有取代或未取代的脲基基团的烯烃化合物还包括至少一个环状基团。
[0025]本专利技术固态电解质中的聚合物包括具有取代或未取代的脲基基团，其中，未被取代基取代的脲基基团的结构为：
[0026][0027]被取代的脲基基团是指脲基基团中的一个氢或被取代基R取代或两个氢均被取代基R取代，结构式如下：
[0028][0029]本专利技术不限脲基基团的取代基，例如可以是，R可以是酰基、羧基、取代或未取代的C1‑
C
36
的烷基、取代或未取代的C6‑
C
30
的芳基、取代或未取代的C3‑
C
30
的杂芳基、取代或未取代的烷氧基等，当这些基团存在取代基时，取代基分别独立地选自卤素、氰基、硝基、氨基、C1‑
C
10
的烷基、C2‑
C6的烯基、C1‑
C6的烷氧基或硫代烷氧基、C6‑
C
30
的芳基、C3‑
C
30
的杂芳基等中的一种或多种。
[0030]具体的，上述聚合物来自于单体之间聚合，本专利技术不限定聚合的具体形式，例如可以是一种单体通过均聚得到上述聚合物，也可以是两种及以上不同的单体发生共聚得到上述聚合物，但是需要满足的是，参与聚合生成本专利技术聚合物的单体之一是包括取代或未取代的脲基基团的烯烃化合物。当然，当参与聚合的单体的单体为两种以及两种以上时，本专利技术不限定以包括取代或未取代的脲基基团的烯烃化合物作为单体的数目，可以是参与聚合的全部单体均为包括取代或未取代的脲基基团的烯烃化合物，也可以是部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固态电解质，其特征在于，所述固态电解质包括聚合物和锂盐，所述聚合物包括来自于含有取代或未取代的脲基基团的烯烃化合物的第一结构单元，所述含有取代或未取代的脲基基团的烯烃化合物还包括至少一个环状基团。2.根据权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，所述含有取代或未取代的脲基基团的烯烃化合物具有式1所示的结构：其中，R1、R3、R4分别独立地选自H、卤素、硝基、氰基、取代或未取代的C
1～12
的烷基、取代或未取代的C
1～12
的烷氧基、取代或未取代的氨基；R2选自羰基、取代或未取代的(杂)芳基、酯基、取代或未取代的C
1～12
亚烷基、羧基或者化学键；M1选自H、羰基、取代或未取代的C
1～20
烷基、取代或未取代的C
1～20
烷氧基、羟基、卤素、氨基、硝基、三氟甲基、烃硫基、取代或未取代的(杂)芳基；M2、M3分别独立地选自氢、取代或未取代的C
4～60
(杂)芳基、取代或未取代的C
1～20
烷基、取代或未取代的C
1～20
烷氧基、羰基、取代或未取代含有杂环原子的C
2～12
环烷基、酰基、羧基、酯基、或者M2、M3键结成环；R1～R4及M1～M3中至少有一个环状基团。3.根据权利要求2所述的固态电解质，其特征在于，所述含有取代或未取代的脲基基团的烯烃化合物的分子量为100
‑
2000。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的固态电解质，其特征在于，所述聚合物的数均分子量为300...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏定国，李素丽，唐伟超，赵伟，李俊义，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：