【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及二次电池，尤其涉及一种固态电解质、复合电解质及二次电池。
技术介绍
1、随着经济和科技的发展，无人机、电动汽车、便携式移动设备（如手机、电脑）等各类产品都迫切需要具有高能量密度的储能电池。以石墨作为负极材料的商业化锂离子电池的能量密度已经接近上限，但仍然不能满足用户对上述设备能量密度和续航里程的需求。采用更高理论容量的锂金属负极材料部分或全部替代石墨负极，是提升电池能量密度的一种有效方式。然而，锂金属在充放电过程中存在枝晶生长、副反应不可控等一系列问题，不仅造成电池容量衰减过快，同时还有电池短路、引发电池起火爆炸的安全隐患。
2、为有效提升锂金属电池的安全性，采用无机陶瓷固态电解质或聚合物固态电解质避免了易燃性液态电解质起火的隐患，能够极大提升锂金属电池的安全性。此外，采用固态电解质能够有效减轻电池的重量，适配更高比容量、更高电压的三元正极，从而大幅提升电池的能量密度。然而，全固态电解质在实际应用中存在巨大的问题：首先，无机陶瓷固态电解质颗粒与正负极材料之间的界面相容性较差，因而导致全电池的电化学阻抗较大，电池难以在大倍率下稳定运行。其次，无机陶瓷固态电解质颗粒内部存在晶界问题，锂离子跨越晶界之间的能垒较大，从而导致固态电解质整体电导率较低。此外，锂枝晶易于在固态电解质晶界之间生长，从而导致电池失效。因此，固态电池的实际应用必须解决界面相容性问题以及晶界问题。聚合物固态电解质不存在晶界问题，同时还具有优异的柔性、良好的可加工性和丰富的可设计性而成为人们关注的焦点。然而，目前所报道的聚合物电解质电化学窗口
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种固态电解质、复合电解质及二次电池，用以解决现有聚合物固态电解质电导率低、高电压稳定性查的问题。
2、为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种固态电解质，包括结构式ⅰ、ⅱ所示的聚合物中的至少一种；
3、
4、结构式ⅰ
5、
6、结构式ⅱ
7、其中，r可选自h、c1-c3的烷基或c1-c3的氟代烷基；m为0-1000的整数，n为5-2000的整数。
8、可选的，所述结构式ⅰ所示的聚合物选自如下聚合物中的至少一种：
9、、、、
10、其中，m为0-200的整数，n为5-1000的整数。
11、优选的，所述结构式ⅰ所示的聚合物选自如下聚合物中的至少一种：
12、、 、
13、其中，n为5-1000的整数。
14、可选的，所述结构式ⅱ所示的聚合物选自如下聚合物中的至少一种：
15、、、、
16、其中，m为0-200的整数，n为5-1000的整数。
17、优选的，所述结构式ⅱ所示的聚合物选自如下聚合物中的至少一种：
18、、、、
19、其中，n为5-1000的整数。
20、第二方面，本专利技术提供一种复合电解质，包括液态电解质和上述所述的固态电解质。
21、可选的，以所述复合电解质的总质量为100%计，所述固态电解质的质量百分比为10%-90%。
22、优选的，以所述复合电解质的总质量为100%计，所述固态电解质的质量百分比为60%-90%。
23、可选的，所述液态电解质包括溶剂、锂盐和添加剂，所述溶剂选自碳酸乙烯酯、乙二醇二甲醚、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、1,3-二氧戊环、碳酸丙烯酯中的至少一种。
24、可选的，所述锂盐选自六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂、高氯酸锂中的至少一种。
25、可选的，所述添加剂选自联苯、氟苯、碳酸亚乙烯酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、硫酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯、丁二腈、己二腈、1,2-二(2-氰乙氧基)乙烷、1,3,6-己烷三腈中的至少一种。
26、第三方面，本专利技术提供一种二次电池，包括正极、负极以及上述所述的固态电解质或上述所述的复合电解质。
27、可选的，所述正极的活性材料选自磷酸铁锂、磷酸铁锰锂、三元镍钴锰、富锂材料、钴酸锂、尖晶石镍锰酸锂中的至少一种。
28、可选的，所述负极的活性材料选自锂金属、硅、硅氧、硅碳、液态金、石墨中的至少一种。
29、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
30、本专利技术提供一种基于结构式ⅰ、ⅱ所示聚合物的聚合物固态电解质，以聚醚作为基体结构，通过将磺酸酯、硅氧烷基官能团引入到聚醚主链，分别得到结构式ⅰ、ⅱ所示的聚合物，利用磺酸酯和硅氧烷基对锂离子的弱配位相互作用调节聚合物电解质溶剂化结构，一方面拓宽电解质电化学窗口，同时在正负极界面形成富含氟化锂的固体电解质膜，以降低全电池的界面阻抗、抑制锂枝晶的生长、提升电池的倍率性能及长循环稳定性。并且，在聚醚链中引入氟原子形成聚氟醚，能够在电解质中形成弱溶剂化结构，提升电解质的耐高压性能，同时有利于进一步提高其离子电导率并改善电解质的界面接触。本专利技术的固态电解质可以直接与正负极组装成二次电池，得到的二次电池具有较好的倍率性能和循环稳定性能；通过将本专利技术的固态电解质与现有的液态电解质混合得到复合电解质，能够进一步提升电池的性能，离子电导率达到0.5-5ms/cm，内阻增长率降低至5%-10%，倍率性能达到2c放电条件下容量保持率大于80%，高温和常温循环500圈后容量保持率分别达到70%-80%和80%-90%。
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1.一种固态电解质，其特征在于，包括结构式Ⅰ、Ⅱ所示的聚合物中的至少一种；
2.根据权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，所述结构式Ⅰ所示的聚合物选自如下聚合物中的至少一种：
3.根据权利要求2所述的固态电解质，其特征在于，所述结构式Ⅰ所示的聚合物选自如下聚合物中的至少一种：
4.根据权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，所述结构式Ⅱ所示的聚合物选自如下聚合物中的至少一种：
5.根据权利要求4所述的固态电解质，其特征在于，所述结构式Ⅱ所示的聚合物选自如下聚合物中的至少一种：
6.一种复合电解质，其特征在于，包括液态电解质和权利要求1-5任一项所述的固态电解质。
7.根据权利要求6所述的复合电解质，其特征在于，以所述复合电解质的总质量为100%计，所述固态电解质的质量百分比为10%-90%。
8.根据权利要求7所述的复合电解质，其特征在于，以所述复合电解质的总质量为100%计，所述固态电解质的质量百分比为60%-90%。
9.根据权利要求6所述的复合电解质，其特征在于，所述液态电解质
10.一种二次电池，其特征在于，包括正极、负极以及如权利要求1-5任一项所述的固态电解质或如权利要求6-9任一项所述的复合电解质。
...【技术特征摘要】
1.一种固态电解质，其特征在于，包括结构式ⅰ、ⅱ所示的聚合物中的至少一种；
2.根据权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，所述结构式ⅰ所示的聚合物选自如下聚合物中的至少一种：
3.根据权利要求2所述的固态电解质，其特征在于，所述结构式ⅰ所示的聚合物选自如下聚合物中的至少一种：
4.根据权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，所述结构式ⅱ所示的聚合物选自如下聚合物中的至少一种：
5.根据权利要求4所述的固态电解质，其特征在于，所述结构式ⅱ所示的聚合物选自如下聚合物中的至少一种：
6.一种复合电解质，其特征在于，包括液态电解质和权利要求1-5任一项所述的固态电解质。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：张路丹，张强强，郑培涛，易欢，
申请(专利权)人：深圳新源邦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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