本技术涉及一种基于天冬聚脲的原位聚合电解质材料及其制备技术与应用领域。该材料通过聚天门冬氨酸酯、异氰酸酯固化剂和电解液的原位聚合反应制备而成。
背景技术
随着时代的发展,二次电池广泛应用于消费电子,电动汽车及规模储能系统,但现有的二次电池中,普遍采用液态电解质,在充放电过程中,具有副反应严重,枝晶不可逆生长,容易引起短路、起火甚至爆炸等问题。针对上述问题,采用固态聚合物电解质代替液态电解质是目前解决电池安全性问题的有效措施。相较于液态电解质,固态电解质由于无流动相,可从根本上解决离子迁移过程中所导致的枝晶生长问题,可大幅提高电池工作电流及工作温度,进一步的,还可以大幅延长电池的循环性和使用寿命。
现有技术当中固态电解质多采用氧化物或硫化物,在适配高必能负极如硅负极和锂金属负极时,界面反应难以控制,严重时甚至影响电池的循环性能,且在使用过程中,为了提高电解质的运行压力,固态电解质层厚度较大,无法体现出其能量密度的优势。
中国专利(CN117878396A)公开了一种原位聚合的聚合物基固态电解质膜及其制备方法,将聚合物单体和快离子导体溶解于有机试剂中,得到混合溶液A;将有机离子液体和电解质盐溶解于有机试剂中,得到混合溶液B;混合溶液A和B混合,得到聚合物电解质层浆料;将聚合物电解质层浆料与多孔基体复合,原位聚合并固化,得到聚合物基固态电解质膜。然而,该技术方案一方面需要依靠快离子导体提高电解质弹性和导电率,另一方面还需要通过多孔基体提高电解质的力学性能,虽然其所得电解质的离子电导率为0.53×10-3 Scm-1,但其仍无法满足固态电池对电解质的要求,需要进一步的改良和提升。
天冬聚脲具备优异的机械性能以及耐化学腐蚀性能,提高电池运行的循环稳定性,可作为聚合物电解质基体使用。然而天冬聚脲基固态聚合物电解质室温下离子电导率偏低,而且固态电解质/电极界面接触不稳定引起的界面阻抗增大,导致在钠金属或钠离子固态电池中的电化学性能不佳。
实现思路