【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池，具体涉及一种固态电解质及其制备方法、正极材料和锂离子电池。
技术介绍
1、锂离子电池因具有比能量高、无记忆性以及自放电率低等优势被广泛应用于人类社会的衣食住行等各方面。当今，3ｃ电子产品，如计算机类、通信类和消费类电子等领域中，锂离子电池几乎占据了全面市场。同时，在国家提出“碳达峰”和“碳中和”的双碳目标背景下， 电动交通工具，如电动汽车、电动自行车、电动船舶和电动轨道也将会进一步得到发展，导致锂离子电池的需求量大大提高。并且，锂离子电池的上、下应用市场宽广，因此高比能锂离子电池的应用前景非常广泛。
2、目前，随着国家对推动绿色低碳发展、推动能源清洁低碳安全高效利用的关注，装载锂离子电池的新能源汽车逐渐进入大众的视野，人们对新能源汽车的期望值也越来越高。其中，超长续航能力以及高安全性尤其受到大众的关注，因此，具有高能量密度和高安全性，已然成为锂离子电池行业的发展方向。
3、目前，市场上较为成熟和广泛装车的锂离子电池为镍钴锰三元锂电池，简称三元锂电池，其优点主要是：体积更小、容量密度更高、耐低温、循环性能更好、成本较低，同时克服磷酸铁锂电池容量低、钴酸锂电池成本高和锰酸锂电池稳定性差等问题，是新能源乘用车的主流电池。尽管三元锂电池有如此多的优势，但其仍然存在安全性能差和循环寿命短等两大短板，主要表现在高氧化态的ni在高温条件下极不稳定，易与电解液释放的hf发生副反应，而溶剂会与高电压状态的正极发生副反应，引发三元材料中的过渡金属溶出，并产生大量气体，两者会造成材料结构发生变化甚至坍
4、为了解决这一难题，cn110459749a采用三元材料中掺混磷酸铁锂制成复合材料，从正极材料源头上改进，提高安全性能和循环性能，但该方法存在工艺复杂，产业化落地困难等缺点。cn 113839095a在电解液中添加第一添加剂（含氮杂环基羧酸酯类化合物）和第二添加剂（括酸酐基噻吩类化合物），使得正、负极表面形成耐氧化性强、阻抗低的保护膜，达到改善电解液高安全和高低温性能的效果。但得到的锂离子电池在45℃下的循环性能仍然有待提高。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种固态电解质及其制备方法、正极材料和锂离子电池。所述固态电解质为苯并噻吩衍生物改性的磷酸钛铝锂，可以避免磷酸钛铝锂与溶剂的反应，抑制过渡金属元素的溶出，提高锂离子电池的高温循环性能和安全性。
2、为达到此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种固态电解质，其特征在于，由式a所示的功能化合物对固态电解质基体改性后得到；
4、
5、式a；
6、其中，r1、r2选自取代或未取代的c1~c6的烷基、取代或未取代的c2~c6的烯基、三甲基硅基、甲基异氰酸酯基或乙腈基，所述取代或未取代的c1~c6的烷基中取代的基团为氟代基团，所述取代或未取代的c2~c6的烯基中取代的基团为氟代基团；
7、r3、r4选自氢原子或取代或未取代的c1~c6的烷基；
8、r5、r6选自氢原子或卤素原子；
9、所述固态电解质基体为氧化物固态电解质。
10、优选地，所述r1、r2选自甲基、三甲基硅基、乙烯基、三氟乙基、甲基异氰酸酯基或乙腈基。
11、优选地，所述r3、r4选自氢原子或甲基。
12、优选地，所述r5、r6选自氢原子或溴原子。
13、优选地，所述功能化合物选自下述化合物i~viii中的任意一种：
14、
15、优选地，所述氧化物固态电解质为nasicon型氧化物固态电解质，所述nasicon型氧化物固态电解质的化学式为li1+xaxe2-x(po4)3；其中，a为al、la、gr、ga、fe、sc、lu或y中的一种或几种；e为ti、ge、zr、hf或sn中的一种或几种；其中0≤x≤0.5。
16、第二方面，本专利技术提供一种上述固态电解质的制备方法，其包括：
17、将式a所示的化合物与固态电解质基体在惰性气氛和催化剂的存在下，发生反应，得到固态电解质。
18、优选地，所述式a所示的化合物按照下述方法制备得到：
19、s1、通过邻溴碘苯化合物与含炔化合物进行 sonogashira 偶联反应得到第一中间体；
20、s2、通过叔丁基锂和硫粉催化第一中间体反应形成第二中间体；
21、s3、通过第二中间体和n-溴代丁酰亚胺进行溴代反应，最终获得式 a 所示的化合物；
22、
23、式a。
24、优选地，所述邻溴碘苯化合物与含炔化合物的摩尔比为1:(2~2.2)。
25、优选地，所述叔丁基锂、硫粉和第一中间体的摩尔比为(3~4):(2~2.1):1。
26、优选地，所述第二中间体和n-溴代丁酰亚胺的摩尔比为1:(2~2.5)。
27、优选地，所述催化剂选自碳酸钾、碳酸镁或碳酸钠中的任意一种或多种。
28、优选地，所述反应的温度为100~150℃，反应的时间为12~48 h。
29、第三方面，本专利技术提供一种正极极片，其包括正极材料、导电剂、固态电解质、粘结剂和集流体；
30、所述固态电解质为上述技术方案涉及的固态电解质。
31、优选地，所述正极材料选自镍钴锰酸锂、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、镍锰酸锂、或富锂锰正极材料中的任意一种或多种。
32、优选地，所述导电剂选自碳黑、乙炔黑、科琴黑、石墨烯或碳纳米管中的任意一种或多种。
33、优选地，所述粘结剂选自聚偏二氟乙烯、聚氧化乙烯或聚丙烯酸中的任意一种或多种。
34、优选地，所述集流体选自铝箔或涂碳铝箔中的任意一种。
35、优选地，所述正极材料、固态电解质、导电剂、粘结剂的质量比为(95~97):(0.5~2):2:1。
36、第四方面，本专利技术提供一种锂离子电池，其包括正极极片、负极极片、隔膜和非水电解液。
37、优选地，所述负极极片的活性材料选自人造石墨、天然石墨、钛酸锂、金属锂、硅碳复合材料或氧化亚硅中的任意一种或多种。
38、优选地，所述隔膜选自聚丙烯隔膜或聚乙烯隔膜。
39、优选地，所述非水电解液为包括有机溶剂、锂盐、添加剂的标准非水电解液；其中，所述添加剂为碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺内酯、氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯或三（三甲基硅烷）磷酸酯中的任意一种或多种。
40、优选地，所述有机溶剂在非水电解液中的质量分数为81.5~85.5%。
41、优选地，所述锂盐在非水电解液中本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种固态电解质，其特征在于，由式A所示的功能化合物对固态电解质基体改性后得到；
2.根据权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，所述R1、R2选自甲基、三甲基硅基、乙烯基、三氟乙基、甲基异氰酸酯基或乙腈基；
3.根据权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，所述功能化合物选自下述化合物I~VIII中的任意一种：
4.根据权利要求1~3中任一项所述的固态电解质，其特征在于，所述氧化物固态电解质为NASICON型氧化物固态电解质；
5.一种如权利要求1~4中任一项所述的固态电解质的制备方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述惰性气氛选自氮气或氩气；
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述式A所示的化合物按照下述方法制备得到：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述邻溴碘苯化合物与含炔化合物的摩尔比为1:(2~2.2)；
9.一种正极极片，其特征在于，包括正极材料、导电剂、固态电解质、粘结剂和集流体；
10.根据权
11.根据权利要求9或10所述的正极极片，其特征在于，所述正极材料、固态电解质、导电剂、粘结剂的质量比为(95~97):(0.5~2):2:1。
12.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求9~11中任一项所述的正极极片、负极极片、隔膜和非水电解液。
13.根据权利要求12所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极极片的活性材料选自人造石墨、天然石墨、钛酸锂、金属锂、硅碳复合材料或氧化亚硅中的任意一种或多种；
14.根据权利要求13所述的锂离子电池，其特征在于，所述有机溶剂在非水电解液中的质量分数为81.5~85.5%；
...【技术特征摘要】
1.一种固态电解质，其特征在于，由式a所示的功能化合物对固态电解质基体改性后得到；
2.根据权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，所述r1、r2选自甲基、三甲基硅基、乙烯基、三氟乙基、甲基异氰酸酯基或乙腈基；
3.根据权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，所述功能化合物选自下述化合物i~viii中的任意一种：
4.根据权利要求1~3中任一项所述的固态电解质，其特征在于，所述氧化物固态电解质为nasicon型氧化物固态电解质；
5.一种如权利要求1~4中任一项所述的固态电解质的制备方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述惰性气氛选自氮气或氩气；
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述式a所示的化合物按照下述方法制备得到：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述邻溴碘苯化合物与含炔化合物的摩尔比为1:(2...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨芳芳，李立飞，周龙捷，黄建，欧阳志鹏，
申请(专利权)人：蓝固淄博新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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