一种聚合物、聚合物电解质、固态电池及用电设备的制作方法

    专利查询2026-05-15  5


    本发明涉及电池制造,特别是涉及一种聚合物、聚合物电解质、固态电池及用电设备。


    背景技术:

    1、当前,由于锂离子电池具有能量密度和工作电压较高、循环寿命较长和自放电率较低等优势,因此锂离子电池得到广泛使用。

    2、现有技术中,锂离子电池的电解质一般为有机液态电解质,其闪燃点较低、易燃且易泄露,因而存在较大的安全隐患。

    3、针对上述问题,现有基于聚环氧乙烷(polyethylene oxide,peo)的固态聚合物电解质,虽然克服了安全问题,且具有质量轻、可薄形化、易于加工等优点,还可以匹配锂金属作为负极使用,提升电池的能力密度。

    4、但是,现有peo基固态电解质在使用中存在离子电导率低、锂离子迁移数低等问题,导致制备的循环性能较差。


    技术实现思路

    1、本发明所要解决的技术问题是提供一种聚合物、聚合物电解质、固态电池及用电设备,以解决现有peo基固态电解质的离子电导率低、锂离子迁移数低,导致电池的循环性能较差的问题。

    2、为了解决上述问题,本发明是通过如下技术方案实现的:

    3、本发明提出了一种聚合物,其中,所述聚合物由单体a和交联剂b共聚而成,所述单体a含有乙氧基和酯基。

    4、进一步地,所述的聚合物中,所述单体a含有乙烯基,所述交联剂b含有双乙烯基。

    5、进一步地,所述的聚合物中,所述单体a包括具有式(ⅰ)的化合物:

    6、

    7、其中,r1选自氢、卤素、c1-c6的烷基、c1-c6的烷氧基、氰基中的一种;

    8、r2选自中的任一种;a为0~10之间的整数;b、c、d各自独立地为1~20之间的整数;

    9、r3选自氢、c1-c6的烷基中的一种;

    10、m为1~20之间的整数;n为1~50之间的整数。

    11、进一步地,所述的聚合物中,所述交联剂b包括具有式(ⅱ)的化合物:

    12、

    13、其中,r4选自氢、卤素、c1-c6的烷基、c1-c6的烷氧基、氰基中的一种;

    14、r5、r7各自独立地为-o-、-s-、-nh-中的一种;

    15、r6选自中的任一种;e、f、g、h各自独立地为1~20之间的整数。

    16、进一步地,所述的聚合物中,所述单体a和交联剂b的摩尔比为(70~95):(5~30)。

    17、本发明还提出了一种聚合物电解质,其中,包括锂盐及如上述的聚合物。

    18、进一步地,所述聚合物电解质中,所述单体a和交联剂b中的乙氧基单元的总摩尔数与所述锂盐的摩尔比为(25~10):1。

    19、进一步地,所述聚合物电解质中,所述锂盐选自双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂中的一种或多种。

    20、本发明还提出了一种固态电池,其中,包括正极极片、负极极片和聚合物电解质膜,所述聚合物电解质膜包括如上述的聚合物电解质。

    21、本发明还提出了一种用电设备,其中,包括上述的固态电池,该锂离子电池作为所述用电设备的供电电源。

    22、与现有技术相比,本发明实施例包括以下优点:

    23、本发明实施例中,所提供的聚合物由单体a和交联剂b共聚而成,单体a含有乙氧基和酯基,其中,酯基的引入可以降低乙氧基的结晶度,使更多的乙氧基可以参与锂离子的传输中,提高电解质的离子电导率;同时,酯基与锂离子的结合力比氧原子与锂离子的结合力更弱,能够提供更有利于锂离子传输的位点,因而具有更高的离子电导率和锂离子迁移数;而交联剂的加入则可以提高电解质的力学强度;因此,采用本发明所提供的聚合物制作固态电解质时,能够有效改善现有peo基固态电解质的离子电导率低、锂离子迁移数低,导致电池的循环性能较差的问题。

    24、应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本申请。



    技术特征:

    1.一种聚合物,其特征在于,所述聚合物由单体a和交联剂b共聚而成,所述单体a含有乙氧基和酯基。

    2.根据权利要求1所述的聚合物,其特征在于,所述单体a含有乙烯基,所述交联剂b含有双乙烯基。

    3.根据权利要求1或2所述的聚合物,其特征在于,所述单体a包括具有式(ⅰ)的化合物:

    4.根据权利要求1或2所述的聚合物,其特征在于,所述交联剂b包括具有式(ⅱ)的化合物:

    5.根据权利要求2所述的聚合物,其特征在于,所述聚合物中,所述单体a和交联剂b的摩尔比为(70~95):(5~30)。

    6.一种聚合物电解质,其特征在于,包括锂盐及如权利要求1~5任一所述的聚合物。

    7.根据权利要求6所述的聚合物电解质,其特征在于,所述聚合物电解质中,所述单体a和交联剂b中的乙氧基单元的总摩尔数与所述锂盐的摩尔比为(25~10):1。

    8.根据权利要求6所述的聚合物电解质,其特征在于,所述锂盐选自双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂中的一种或多种。

    9.一种固态电池,包括正极极片和负极极片,其特征在于,还包括聚合物电解质膜,所述聚合物电解质膜包括如权利要求6~8任一所述的聚合物电解质。

    10.根据权利要求9所述的锂离子电池,其特征在于,所述聚合物电解质膜的厚度为20~50μm。

    11.一种用电设备,其特征在于,包括权利要求9或10所述的固态电池,所述固态电池作为所述用电设备的供电电源。


    技术总结
    本发明实施例提供了一种聚合物、聚合物电解质、固态电池及用电设备,其中,本发明实施例所提供的聚合物由单体A和交联剂B共聚而成,单体A含有乙氧基和酯基,酯基的引入可以降低乙氧基的结晶度,使更多的乙氧基可以参与锂离子的传输中,提高电解质的离子电导率;同时,酯基与锂离子的结合力比氧原子与锂离子的结合力更弱,能够提供更有利于锂离子传输的位点,因而具有更高的离子电导率和锂离子迁移数;而交联剂的加入则可以提高电解质的力学强度;因此,采用本发明所提供的聚合物制作固态电解质时,能够有效改善现有PEO基固态电解质的离子电导率低、锂离子迁移数低,导致电池的循环性能较差的问题。

    技术研发人员:袁涛,林伟腾,郭姿珠
    受保护的技术使用者:比亚迪股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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