一种锂电池固体电解质及其制备方法、锂电池结构

摘要

本发明涉及锂电池技术领域，具体而言，涉及一种锂电池固体电解质及其制备方法、锂电池结构。锂电池固体电解质，包括锂盐导电剂和生物基聚酯基底材料，锂盐导电剂为锂离子化合物用于提供导电锂离子，生物基聚酯基底材料用将锂盐导电剂分散且用于将锂离子进行传导，生物基聚酯基底材料属于线性分子，为一种弹性体，是无定形体非晶态结构，具有一定的粘性，起到将锂盐的锂离子分散、粘结稳定的作用，由于其无定形的非晶态结构，因此，对锂盐中的导电锂离子的传输限定作用较小，从而提高其导电性能；具有损伤自修复能力，能很好的提高锂电池结构的使用寿命；由于制备的单体结构均是可再生的生物质制备获得的，因此具有生物降解性能，环保性能好。

权利要求

1.一种锂电池固体电解质，其特征在于，包括锂盐导电剂和生物基聚酯基底材料，所述锂盐导电剂为锂离子化合物用于提供导电锂离子，所述生物基聚酯基底材料用将所述锂盐导电剂分散且用于将所述锂离子进行传导，所述生物基聚酯基底材料的通式至少包括如下所示结构：其中：

Y1包括

中至少一者；Y2包括

中至少一者；

Y3包括

中至少一者；

X为开链的碳链；

Z为键连接体或开链的碳链；

Q为开链的碳链；

X、Z和Q三者的支链数量之和小于或等于s、p和m三者之和的30％；

当 均不含支链时，Y1、Y2、Y3不完全由 构成；

s和p不同时为零，且s和m不同时为零。

2.根据权利要求1所述的锂电池固体电解质，其特征在于，所述生物基聚酯基底材料包括共聚酯PBPSSI或者共聚酯PLBSI。

3.根据权利要求1所述的锂电池固体电解质，其特征在于，所述生物基聚酯基底材料和所述锂盐导电剂的质量比例范围为：1:0.2‑1:2.0。

4.根据权利要求1所述的锂电池固体电解质，其特征在于，所述锂盐导电剂包括LiTFSI、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、3‑MLBSB、LBNB、DCLBSB、LBOB、LBSB、LBPFPB、LBBPB、TFLBBB、TCLBSB、3‑FLBBB或者LBBB中的至少一种或者几种。

5.一种锂电池固体电解质的制备方法，其用于制备如权利要求1‑4中任一项所述的锂电池固体电解质，其特征在于，包括：制备生物基聚酯基底材料，将单体a和单体b聚合，得到生物基聚酯基底材料；

其中：

单体a包括HOOC‑Z‑COOH、

中至少一者；

单体b包括HOOC‑Z‑COOH与HO‑Q‑OH的组合、及HOOC‑X‑OH中至少一者；

X为开链的碳链；

Z为键连接体或开链的碳链；

Q为开链的碳链；

X、Z和Q三者的支链数量之和小于或等于单体a和单体b摩尔数量之和的15％；

将所述生物基聚酯材料置于一溶解容器中；

加入有机溶剂将所述生物基聚酯材料溶解以形成聚酯混合液；

加入锂盐导电剂，将所述锂盐导电剂溶解在所述聚酯混合液中以获得固体电解质溶液。

6.根据权利要求5所述的锂电池固体电解质的制备方法，其特征在于，还包括如下步骤：提供电极结构作为基底，将所述固体电解质溶液转移到所述电极结构上以获得待干燥锂电池固体电解质；

在至少两个预设温度范围以及与每个预设温度范围对应的预设干燥时间下对所述待干燥锂电池固体电解质进行干燥处理以获得直接形成在电极结构上的锂电池固体电解质。

7.根据权利要求6所述的锂电池固体电解质的制备方法，其特征在于，将所述固体电解质溶液通过滴管滴加的方式转移到所述电极结构上以获得待干燥锂电池固体电解质。

8.根据权利要求5所述的锂电池固体电解质的制备方法，其特征在于，所述生物基聚酯材料：有机溶剂：锂盐导电剂质量比例范围为1：2‑5：0.2‑2。

9.根据权利要求5所述的锂电池固体电解质的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂包括N‑甲基吡咯烷酮、三氯甲烷或四氢呋喃中的一种或者几种。

10.一种锂电池结构，其特征在于，所述锂电池结构包括依次叠加的正极结构、固体电解质以及负极结构，所述固体电解质如权利要求1‑4中任一项所述的锂电池固体电解质。

说明书

一种锂电池固体电解质及其制备方法、锂电池结构

【技术领域】

[0001] 本发明涉及锂电池技术领域，具体而言，涉及一种锂电池固体电解质及其制备方法、锂电池结构。【背景技术】

[0002] 随着锂电池实现商业化以来，锂电池被广泛应用于3C、电动车和储能领域，尤其是固态锂电池。锂电池固体电解质结构作为锂电池的重要组成部分，直接影响着锂电池的电导率和电化学窗口。在锂电池使用时，在反复充放电的过程中，带电粒子在固体电解质的传输性能将直接影响着锂电池的导电性能，而现有的固体电解质材料中通常是包括容易结晶的定型体材料制备获得，导致导电粒子的传输性能较差。【发明内容】

[0003] 为了解决现有技术中固体电解质导电粒子传输性差，导电效果差的技术问题，本发明的实施例提供了一种锂电池固体电解质及其制备方法、锂电池结构。

[0004] 本发明的实施例提供一种锂电池固体电解质，包括锂盐导电剂和生物基聚酯基底材料，所述锂盐导电剂为锂离子化合物用于提供导电锂离子，所述生物基聚酯基底材料用将所述锂盐导电剂分散且用于将所述锂离子进行传导，所述生物基聚酯基底材料的通式至少包括如下所示结构：

[0005]

[0006] 其中：

[0007] Y1包括中至少一者；

[0008] Y2包括中至少
一者；

[0009] Y3包括中至少
一者；

[0010] X为开链的碳链；

[0011] Z为键连接体或开链的碳链；

[0012] Q为开链的碳链；

[0013] X、Z和Q三者的支链数量之和小于或等于s、p和m三者之和的30％；

[0014] 当 均不含支链时，Y1、Y2、Y3不完全由 构成；

[0015] s和p不同时为零，且s和m不同时为零。

[0016] 优选地，所述生物基聚酯基底材料包括共聚酯PBPSSI或者共聚酯PLBSI。

[0017] 优选地，所述生物基聚酯基底材料和所述锂盐导电剂的质量比例范围为：1:0.2‑1:2.0。

[0018] 优选地，所述锂盐导电剂包括LiTFSI、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、3‑MLBSB、LBNB、DCLBSB、LBOB、LBSB、LBPFPB、LBBPB、TFLBBB、TCLBSB、3‑FLBBB或者LBBB中的至少一种或者几种。

[0019] 为了解决上述技术问题，本发明还提供一种锂电池固体电解质的制备方法，其用于制备如上所述的锂电池固体电解质，包括：制备生物基聚酯基底材料，将单体a和单体b聚合，得到生物基聚酯基底材料；其中：

[0020] 单体a包括中至少一者；

[0021] 单体b包括HOOC‑Z‑COOH与HO‑Q‑OH的组合、及HOOC‑X‑OH中至少一者；X为开链的碳链；Z为键连接体或开链的碳链；Q为开链的碳链；X、Z和Q三者的支链数量之和小于或等于单体a和单体b摩尔数量之和的15％；将所述生物基聚酯材料置于一溶解容器中；加入有机溶剂将所述生物基聚酯材料溶解以形成聚酯混合液；加入锂盐导电剂，将所述锂盐导电剂溶解在所述聚酯混合液中以获得固体电解质溶液。

[0022] 优选地，还包括如下步骤：提供电极结构作为基底，将所述固体电解质溶液转移到所述电极结构上以获得待干燥锂电池固体电解质；在至少两个预设温度范围以及与每个预设温度范围对应的预设干燥时间下对所述待干燥锂电池固体电解质进行干燥处理以获得直接形成在电极结构上的锂电池固体电解质。

[0023] 优选地，将所述固体电解质溶液通过滴管滴加的方式转移到所述电极结构上以获得待干燥锂电池固体电解质。

[0024] 优选地，所述生物基聚酯材料：有机溶剂：锂盐导电剂质量比例范围为1：2‑5：0.2‑2。

[0025] 优选地，所述有机溶剂包括N‑甲基吡咯烷酮、三氯甲烷或四氢呋喃中的一种或者几种。

[0026] 为了解决上述技术问题，本发明还提供一种锂电池结构，所述锂电池结构包括依次叠加的正极结构、固体电解质以及负极结构，所述固体电解质如上所述的锂电池固体电解质。

[0027] 与现有技术相比，本发明的实施例提供的技术方案的有益效果包括：

[0028] 1.生物基聚酯基底材料属于线性分子，为一种弹性体，是无定形体非晶态结构，具有一定的粘性，起到将锂盐的锂离子分散、粘结稳定的作用。由于其无定形的非晶态结构，因此，对锂盐中的导电锂离子的传输限定作用较小，从而提高其导电性能。再者，由于其属于线性分子具有修复特性，当应用到锂电池结构时，由于反复充放电的过程中，固体电解质的内部出现微观损伤，导致锂离子的传输性能下降时，对锂电池结构进行加热，即可实现损伤的自修复，能很好的提高锂电池结构的使用寿命；同时，由于制备的单体结构均是可再生的生物质制备获得的，因此具有生物降解性能，环保性能好。

[0029] 2.生物基聚酯基底材料具有结晶度低，稳定性高，能很好的应用到柔性可穿戴设备，车用电池等领域，利用本身工作的温度即可到达自修复，以提高电池的寿命。

[0030] 3.生物基聚酯基底材料其内部含有大量氢键，在电池受到损伤时，可自动修复。

[0031] 4.生物基聚酯基底材料是一种良好的无定形弹性体，有利于在锂离子在传输时改善固体电解质的体积膨胀，强韧性也可发挥在柔性电池领域。再者，分子链上的极性基团可以与锂离子形成配位和解配位的作用，有利于固体电解质中锂离子的迁移，提高倍率性能。

[0032] 5.在本发明提供的锂电池结构中，由于利用了生物基聚酯基底材料制备固体电解质结构，使得锂电池结构具有较高的电化学窗口，达到5V以上，具有较高的离子电导率，安全性能高，导电锂离子传输过程的阻抗值较低，激活能较高。【附图说明】

[0033] 图1是本发明第三实施例中提供的锂电池固体电解质的制备方法的流程示意图；

[0034] 图2是本发明第三实施例中提供的锂电池固体电解质的制备方法的另一流程示意图；

[0035] 图3是本发明第四实施例中提供的锂电池结构的剖视结构示意图；

[0036] 图4是本发明对制备获得的锂电池结构(锂盐为LiTFSI)的CV曲线测试示意图；

[0037] 图5是本发明对制备获得的锂电池结构(锂盐为LiClO4)的CV曲线测试示意图；

[0038] 图6是本发明对制备获得的锂电池结构(锂盐为LiTFSI)的阻抗测试曲线图；

[0039] 图7是本发明对制备获得的锂电池结构(锂盐为LiClO4)的阻抗测试曲线图；

[0040] 图8是用百格刀将获得的固体电解质溶液涂覆在玻璃板上刮出印格的状态示意图；

[0041] 图9是基于图8的样品在40℃恒温下加热30min之后，观察到划痕明显消失的之后的状态示意图；

[0042] 图10是将获得的固体电解质溶液涂覆在玻璃板上在放大镜下观察的状态示意图；

[0043] 图11是将获得的固体电解质溶液涂覆在玻璃板上在50℃恒温条件下加热10min之后在放大镜下观察的状态示意图；

[0044] 图12是将获得的固体电解质溶液涂覆在玻璃板上在50℃恒温条件下继续加热10min之后在放大镜下观察的状态示意图。
【具体实施方式】

[0045] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例，本发明实施例的内容可以以各种不同的配置来布置和设计。

[0046] 因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0047] 实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

[0048] 实施例1

[0049] 本实施例提供一种锂电池固体电解质，包括锂盐导电剂和生物基聚酯基底材料，所述锂盐导电剂为锂离子化合物用于提供导电锂离子，所述生物基聚酯基底材料用将所述锂盐导电剂分散且用于将所述锂离子进行传导，所述生物基聚酯基底材料的通式至少包括如下所示结构：

[0050]

[0051] “所述生物基聚酯基底材料的通式至少包括如下所示结构的通式至少包括所示结构”指的是：生物基聚酯基底材料至少包含基本结构单元
生物基聚酯基底
材料的基本结构单元可以只包含
也可以再包含其他的基本结构单元，而生物
基聚酯基底材料全部的基本结构单元以无规共聚的方式形成。

[0052] 也就是说，生物基聚酯基底材料的全部基本结构单元之间的连接方式不是限定的，生物基聚酯基底材料实际的分子结构可能是这些基本结构单元连接方式的排列组合。

[0053] 本实施例提供的生物基聚酯基底材料属于线性分子，为一种弹性体，是无定形体非晶态结构，具有一定的粘性，起到将锂盐的锂离子分散、粘结稳定的作用。由于其无定形的非晶态结构，因此，对锂盐中的导电锂离子的传输限定作用较小，从而提高其导电性能。再者，由于其属于线性分子具有修复特性，当应用到锂电池结构时，由于反复充放电的过程中，固体电解质的内部出现损伤，导致锂离子的传输性能下降时，对锂电池结构进行加热，即可实现损伤的自修复，能很好的提高锂电池结构的使用寿命。

[0054] 在生物基聚酯基底材料的结构中，Y1包括中的至少一种，这些都是Y1在生物基聚酯基底材料的结构中可能的具体存
在形式。

[0055] Y2包括中的至
少一种，这些都是Y2在生物基聚酯基底材料的结构中可能的具体存在形式。

[0056] Y3包括中的至
少一种，这些都是Y3在生物基聚酯基底材料的结构中可能的具体存在形式。

[0057] 需要注意的是，在生物基聚酯基底材料的结构中，Y1、Y2和Y3三者可以都只具有一种具体的存在形式，也可以是各自都有多种具体存在形式并存。具体的，在生物基聚酯基底材料的结构中，全部的Y1可以是相同的，比如都为 也可以同时存在两种形式的Y1，比如同时存在
当然还可以同时存在更多种形式。Y2和Y3同理。也就是
说，在生物基聚酯基底材料的结构中，虽然每一个基本结构单元的Y1、Y2、Y3都只能是上述的具体存在形式中的一种，但是生物基聚酯基底材料中具有大量的基本结构单元，对于不同的基本结构单元而言，即使它们都属于 这一种基本结构单元，但是它
们各自的Y1是可以不同的，比如在一个基本结构单元 中Y1是
在另一个基本结构单元 Y1是
Y2和Y3同理。

[0058] 总的来说，在生物基聚酯基底材料的结构中，可以同时存在多种存在形式的Y1、Y2、Y3，在基本结构单元 中各个 的Y1的选择是相对独立的，在基本结构单元 中各个 的Y2的选择是相对
独立的，在基本结构单元 中各个 的Y3的选择是相
对独立的，且他们的连接组合方式也是无规的，可以按排列组合的方式来进行组合。

[0059] 其中，X为开链的碳链，Z为键连接体或开链的碳链，Q为开链的碳链。需要注意的是，本文所指的“开链的碳链”包含具有支链的开链碳链、不具有支链的开链碳链和‑CH2‑。例如：X可以是‑CH2‑，也可以是 ‑CH2CH2‑等，且不限于此，Z和Q同理。

[0060] 当Z为键连接体时，Z连接于两个基团之间，使该两个基团通过化学键相连。比如当Y2为 且基本结构单元 为 时，此时的Z就是键连接体。

[0061] 当X、Z和Q三者中至少有一者具有支链时，X、Z和Q三者的支链数量之和小于或等于s、p和m三者之和的30％。可以理解，X、Z和Q三者的支链数量之和还可以是小于或等于s、p和m三者之和的15％、10％等，且不限于此。

[0062] 通过控制支链的数量，可以有效控制生物基聚酯基底材料的刚度，确保生物基聚酯基底材料的分子具有足够的流动性和无定形性能，从而能够顺利地实现损伤的自修复。优选地，X、Z和Q三者的支链数量之和小于或等于s、p和m三者之和的10％。

[0063] 需要注意的是，当 均不含支链时，Y1、Y2、Y3不完全由 构成。如此设
计，是为了利用 等
结构提供一定的空间位阻，由于减少分子结晶的出现，从而使自愈合材料具有优异的流动特性，能够顺利发挥自修复功能，且对更好的提高了导电锂离子的传输性能，从而提高导电性。此外， 等结构
还有助于降低自修复材料的自修复温度，使其能够在更低的温度下完成划痕自愈合。

[0064] 为了进一步提高自修复能力并降低自修复温度，结构三者的数量之和
大于或等于s、p和m三者之和的10％。可以理解，结构
三者的数量之
和还可以是大于或等于s、p和m三者之和的12％、15％等，且不限于此。

[0065] 生物基聚酯基底材料的自愈温度可以调整到接近人体体温，这样的话，将生物基聚酯基底材料应用于消费型电子产品、可穿戴设备当中时，即使产品的电池性能出现降低，使用者在正常使用过程中，即可使产品附近的温度接近37℃，使产品在使用者正常使用的过程中就完成了自修复，无需专门对其进行修复处理。这样大大提高了产品的便利度和实用性，不仅更好地保护了产品原有的外观，长时间使用后也能保持很高的美观度，而且还大大降低了维护成本，同时能持续的保持其良好的导电性能

[0066] 或者说，将具有生物基聚酯基底材料的锂电池结构应用到电动车或者其它大型电子设备时，由于发动机本身的工作产生的热量也传递给电池组即可达到其修复温度，对损伤的锂电池结构进行修复。

[0067] 需 要 特 别 说 明 的 是 ，结 构指的是整个生物基聚酯基底材料中所包含的全部这些结构，以
为例，当Y2为 时和Y2为
时，
中都包含了
这种结构，那么这些都需要被进行统计。另外两种结构的统计同
理。

[0068] 此外，需要注意的是，s和p不同时为零，且s和m不同时为零。

[0069] 进一步地，为了使生物基聚酯基底材料的自修复能力更加稳定且更加突出，生物基聚酯基底材料的数均分子量大于或等于3w。可以理解，生物基聚酯基底材料的数均分子量还可以是大于或等于5w、8w、9w、10w等，且不限于此。优选地，生物基聚酯基底材料的数均分子量大于或等于5w。

[0070] 在一些具体的实施例中，所述生物基聚酯基底材料包括共聚酯PBPSSI或者共聚酯PLBSI。生物基聚酯(PBPSSI、PLBSI)具有良好的粘附性以及传输性能，有效将锂盐导电剂进行粘结，制备获得锂离子固体电解质，改善离子传输能力和SEI稳定性。其也是一种良好的无定形弹性体，有利于在锂离子在传输时改善固体电解质的体积膨胀，强韧性也可发挥在柔性电池领域。再者，分子链上的极性基团可以与锂离子形成配位和解配位的作用，有利于固体电解质中锂离子的迁移，提高倍率性能。

[0071] 其中共聚酯PBPSSI，其由如下单体聚合反应制备获得：

[0072] 丁二醇、丙二醇、癸二酸、丁二酸、衣康酸五者聚合反应获得。

[0073] 其中共聚酯PLBSI，其由如下单体聚合反应制备获得：乳酸、丁二醇、癸二酸、衣康酸四者聚合反应获得。

[0074] 实施例2

[0075] 本实施例提供一种生物基聚酯基底材料的制备方法，包括：将单体a和单体b聚合，得到生物基聚酯基底材料。

[0076] 其中：

[0077] 单体a包括HOOC‑Z‑COOH、中至少一者；

[0078] 单体b包括HOOC‑Z‑COOH与HO‑Q‑OH的组合、及HOOC‑X‑OH中至少一者；

[0079] X为开链的碳链；

[0080] Z为键连接体或开链的碳链；

[0081] Q为开链的碳链；

[0082] X、Z和Q三者的支链数量之和小于或等于单体a和单体b摩尔数量之和的15％。

[0083] 需要说明的是，X为开链的碳链，Z为键连接体或开链的碳链，Q为开链的碳链。“开链的碳链”包含具有支链的开链碳链、不具有支链的开链碳链和‑CH2‑。例如：X可以是‑CH2‑，也可以是 ‑CH2CH2‑等，且不限于此，Z和Q同理。

[0084] 当Z为键连接体时，Z连接于两个基团之间，使该两个基团通过化学键相连。比如当单体b为HOOC‑COOH时，此时的Z就是键连接体。

[0085] 将X、Z和Q三者的支链数量之和控制在小于或等于单体a和单体b摩尔数量之和的15％，是为了保证制得的生物基聚酯基底材料的分子流动性，使其能够顺利自愈合并且提供给锂离子足够的流动性。可以理解，还可以将X、Z和Q三者的支链数量之和控制在小于或等于单体a和单体b摩尔数量之和的10％、5％等，且不限于此。优选地，X、Z和Q三者的支链数量之和小于或等于单体a和单体b摩尔数量之和的5％。

[0086] 为了使制得的生物基聚酯基底材料具有更好的流动特性，进一步提高其导电锂离子的传输能力和自愈合能力并降低自愈合所需的温度，将单体a的摩尔量控制为大于或等于单体a和单体b摩尔总量的10％。这样的话，可以使制得的生物基聚酯基底材料呈现更好的无定形状态、弹性形变特性，使传输性能以及自修复能力都得到了提高。可以理解，还可以将单体a的摩尔量控制为大于或等于单体a和单体b摩尔总量的20％、30％、40％、50％等，且不限于此。优选地，将单体a的摩尔量控制为大于或等于单体a和单体b摩尔总量的20％。

[0087] 本发明实施例提供的生物基聚酯基底材料，由于制备的单体结构均是可再生的生物质制备获得的，因此具有生物降解性能，环保性能好。

[0088] 将单体a和单体b聚合时，包括如下步骤：

[0089] S1：将单体a和单体b在常压60℃‑150℃反应0.5h‑5h；

[0090] S2：在步骤S1之后，再于常压下140℃‑230℃反应1h‑5h；

[0091] S3：在步骤S2之后，在减压环境(低于常压)下210℃‑270℃反应2h‑20h，得到生物基聚酯基底材料。

[0092] 在步骤S1中，当生物基聚酯基底材料中存在乳酸时，主要进行乳酸的预聚，反应温度还可以控制在80℃‑135℃的范围内，反应时间还可以控制在1h‑3h的范围内，优选地，反应温度设置为130℃，反应时间为1h‑3h。

[0093] 在步骤S2中，主要进行酯化，反应温度还可以控制在160℃‑220℃的范围内，反应时间还可以控制在2h‑3h的范围内，优选地，反应温度设置为180℃，反应时间为2h‑3h。

[0094] 在步骤S3中，主要进行缩合聚合，反应温度还可以控制在220℃‑260℃的范围内，反应时间还可以控制在4h‑10h的范围内，优选地，反应温度设置为220℃，反应时间为4h‑10h。

[0095] 反应完毕后，得到生物基聚酯基底材料。此时，还可以对产物进行纯化处理，例如：利用氯仿将产物溶解，加入冷甲醇(0℃)，生物基聚酯基底材料发生沉淀，将沉淀滤出后清洗干净即可得到高纯度的生物基聚酯基底材料。当然，提纯方式并不局限于此。

[0096] 为了更加直观地说明本发明实施例中的技术方案，下面结合具体合成例进行说明。

[0097] 【合成例1】

[0098] 合成例1对应为共聚酯PBPSSI的合成。

[0099] 将单体a和单体b在常压下于130℃反应3h；

[0100] 再于常压下在180℃反应3h；

[0101] 最后在真空环境下于220℃反应10h；

[0102] 将反应物用氯仿溶解，并加入冷甲醇(0℃)，收集沉淀并清洗干净，得到生物基聚酯基底材料。

[0103] 其中，单体a为HOOC‑Z‑COOH为衣康酸，单体b为HOOC‑Z‑COOH与HO‑Q‑OH的组合。HOOC‑Z‑COOH包括癸二酸和丁二酸，HO‑Q‑OH为丁二醇和丙二醇。即Z同时包含‑(CH2)8‑和两种存在形式，而Q为‑CH2CH2CH2CH2‑这一种形式，Z的存在形式
中具有一个碳碳双键支链。

[0104] 单体a的摩尔比(单体a占单体a和单体b摩尔总量的百分比)为20％，衣康酸的摩尔比为5％，单体b中HO‑Q‑OH与HOOC‑Z‑COOH的摩尔比为1.1：1。

[0105] 由于单体b中只有衣康酸含有支链，那么X、Z和Q三者的支链数量之和就等于衣康酸的摩尔量，支链百分比就是5％。

[0106] 控制数均分子量为10w。

[0107] 合成例2‑9的制备流程与合成例1相同，而具体的合成参数不同，合成例2‑9中与合成例1不同的合成参数如表1所示。除表1中示出的合成参数不同外，其他均与合成例1相同。

[0108] 表1：合成例2‑9的合成参数

[0109]

[0110] 在一些具体的实施例中，所述生物基聚酯基底材料和所述锂盐导电剂的比例范围为：1:0.2‑1:2.0。可选地，两者的比例还可以为：1：0.5、1：0.8、1：1.2、1：1.5或者1.1.8。

[0111] 所述锂盐导电剂包括LiTFSI、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、3‑MLBSB、LBNB、DCLBSB、LBOB、LBSB、LBPFPB、LBBPB、TFLBBB、TCLBSB、3‑FLBBB或者LBBB中的至少一种或者几种。

[0112] 实施例3

[0113] 请参阅图1，本实施例提供一种锂电池固体电解质的制备方法，包括如下步骤：

[0114] T1、制备生物基聚酯基底材料，将单体a和单体b聚合，得到生物基聚酯基底材料；

[0115] T2、将所述生物基聚酯材料置于一溶解容器中；

[0116] T3、加入有机溶剂将所述生物基聚酯材料溶解以形成聚酯混合液；及

[0117] T4、加入锂盐导电剂，将所述锂盐导电剂溶解在所述聚酯混合液中以获得固体电解质溶液。

[0118] 其中，在步骤T1中的生物基聚酯基底材料采用如实施例2中的制备方法制备获得。

[0119] 在步骤T2中，溶解容器包括烧杯、烧瓶或者其它的容器。

[0120] 在步骤T3中，有机溶剂包括NMP(N‑甲基吡咯烷酮)、三氯甲烷、四氢呋喃或者其它有机溶剂中的一种或者几种。可选地，可以在容器中加入锆球使用研磨机或者匀浆机进行分散。可选地，为了保证能够充分溶解，至少需要使用匀浆机搅拌4次以上。

[0121] 当生物基聚酯材料充分溶解在有机溶剂之后，再加入锂盐导电剂。加入完成之后再次搅拌至少4次以上。

[0122] 请参阅图2，锂电池固体电解质的制备方法进一步包括如下步骤：

[0123] T5、提供电极结构作为基底，将所述固体电解质溶液转移到所述电极结构上以获得待干燥锂电池固体电解质；

[0124] T6、在至少两个预设温度范围以及与每个预设温度范围对应的预设干燥时间下对所述待干燥锂电池固体电解质进行干燥处理以获得直接形成在电极结构上的锂电池固体电解质。

[0125] 在步骤T5中，所述电极结构包括正极结构，将固体电解质溶液直接转移到所述电极结构上以获得待干燥电池结构，电极结构直接作为形成固体电解质的基底。可选地，在一些具体的实施例中，可以利用涂覆工艺、喷涂工艺或者通过滴管滴加的方式将固体电解质溶液转移到电极结构上以获得待干燥锂电池固体电解质。

[0126] 在本实施例中，优先选择滴管滴加的工艺转移。由于固体电解质结构层的厚度通常较薄，通过滴管进行滴加，能很好的控制每一次滴加的量，能很好的保证制备获得的固体电解质薄膜的均匀性，提高其和电极结构的结合度。

[0127] 需要说明的是，在步骤的操作中，需要氩气气氛的手套箱内、真空干燥的环境下进行。

[0128] 在步骤T6中，需要在步骤T5中的手套箱内进行，不需要进行转移。而两个预设温度范围分别温度范围较低的第一温度范围以及温度依次增高的第二温度范围以及第三温度范围。

[0129] 在本实施例中，设置两个不同的温度范围对待干燥锂电池固体电解质进行干燥处理。

[0130] 其中第一温度范围是：25℃‑40℃，其对应的干燥时间为1h‑3h。可选地，其温度还可以是：28℃、30℃、33℃或者27℃。其干燥时间还可以是：1.3h、1.8h、2.3h或者2.5h。

[0131] 第二温度范围高于第一温度范围，其温度范围是：55‑75℃，其对应的干燥时间为18‑30h。可选地，其温度还可以是：60℃、63℃、70℃或者74℃。其干燥时间还可以是：20h、
23h、25h或者27h。

[0132] 所述生物基聚酯材料：有机溶剂：锂盐导电剂范围为1：2.0‑5.0：0.2‑2.0。可选地，三者的比例范围还可以是：1：3.5：0.5、1：3.9：0.8、1：3.8：1.2、1：4.5：1.8。

[0133] 实施例4

[0134] 请参阅图3，本实施例提供一种锂电池结构30，所述锂电池结构包括锂电池正极结构301、锂电池负极结构302以及设置在两者之间的固体电解质303。

[0135] 请参阅下表以及附图4，以及附图为了说明本发明制备获得的锂电池结构的良好的导电性能，以下提供几组实验组、来说明具体的锂离子的电导率以及电化学窗口。

[0136]

[0137] 通过以上配比的生物基聚酯材料PBPSSI聚酯、有机溶剂N‑甲基吡咯烷酮以及锂盐导电剂LiTFSI制备获得的锂电池结构在0‑6V的扫描电压、扫描速率为0.005V/s的条件下，可以看出在0‑5V区间的扫描曲线平滑，没有电化学反应峰出现，可以很好的说明利用本发明提供的锂电池固体电解质具有很好的电化学稳定性。电化学窗口达到5V以上能够很好的满足锂离子电池的应用要求。

[0138] 而进一步参阅图5，将锂盐导电剂替换为LiClO4,通过观看其电化学窗口测试曲线同样可以看出其在0‑5V区间的扫描曲线平滑，没有电化学反应峰出现，可以很好的说明利用本发明提供的锂电池固体电解质具有很好的电化学稳定性。电化学窗口达到5V以上能够很好的满足锂离子电池的应用要求。

[0139] 请进一步参阅图6，对获得的锂电池结构进行电化学阻抗测试，其测试条件如下：

[0140] 频率范围：0.01HZ‑10000kHZ，激励电压：10mV‑50mV。

[0141] EIS谱特征只一条斜线组成，其电导率为1.88*10‑4S/cm，电阻为：29.502Ω。能很好的说明了锂离子固体电解质的传导能力较高，阻抗较小。在一定程度上证明，PBPSSI作为固体电解质材料能够提升电化学性能，减小离子传输过程中的阻力。

[0142] 而进一步对比图7，将锂盐由LiTFSI替换为LiClO4，明显看出包括一个半圆和一条斜线组成，其中半圆弧和斜线之间出现了突变低峰，说明锂离子传导过程中收到了较大的‑6阻力。其电导率为8.78*10 S/cm，电阻为：419.35Ω，在一定程度上证明，LiTFSI锂盐相对比LiClO4具有更优的电化学性能，减小离子转移过程中的阻力。

[0143] 请进一步结合图8和图9，为了说明本发明制备获得的锂离子固体电解质具有较好的修复性能，将上述步骤S4获得的固体电解质溶液涂覆在玻璃板上，然后用百格刀均匀划出一定尺寸的方格，40℃恒温下加热30min之后，观察到划痕明显消失。能很好的说明其具有低温自愈能力。

[0144] 请进一步结合图10、图11和图12，将上述步骤S4获得的固体电解质溶液涂覆在玻璃板上，在50℃恒温条件下、每隔10min在放大镜下观察，可以明显看出其划痕逐步消失，进一步说明了具有较好的自愈能力。

[0145] 与现有技术相比，本发明的实施例提供的技术方案的有益效果包括：

[0146] 1.生物基聚酯基底材料属于线性分子，为一种弹性体，是无定形体非晶态结构，具有一定的粘性，起到将锂盐的锂离子分散、粘结稳定的作用。由于其无定形的非晶态结构，因此，对锂盐中的导电锂离子的传输限定作用较小，从而提高其导电性能。再者，由于其属于线性分子具有修复特性，当应用到锂电池结构时，由于反复充放电的过程中，固体电解质的内部出现微观损伤，导致锂离子的传输性能下降时，对锂电池结构进行加热，即可实现损伤的自修复，能很好的提高锂电池结构的使用寿命；同时，由于制备的单体结构均是可再生的生物质制备获得的，因此具有生物降解性能，环保性能好。

[0147] 2.生物基聚酯基底材料具有结晶度低，稳定性高，能很好的应用到柔性可穿戴设备，车用电池等领域，利用本身工作的温度即可到达自修复，以提高电池的寿命。

[0148] 3.生物基聚酯基底材料其内部含有大量氢键，在电池受到损伤时，可自动修复。

[0149] 4.生物基聚酯基底材料是一种良好的无定形弹性体，有利于在锂离子在传输时改善固体电解质的体积膨胀，强韧性也可发挥在柔性电池领域。再者，分子链上的极性基团可以与锂离子形成配位和解配位的作用，有利于固体电解质中锂离子的迁移，提高倍率性能。

[0150] 5.在本发明提供的锂电池结构中，由于利用了生物基聚酯基底材料制备固体电解质结构，使得锂电池结构具有较高的电化学窗口，达到5V以上，具有较高的离子电导率，安全性能高，导电锂离子传输过程的阻抗值较低，激活能较高。

[0151] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。