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CN112072170A - 一种聚铝/硼酸盐固态电解质和一种电池 - Google Patents

一种聚铝/硼酸盐固态电解质和一种电池 Download PDF

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CN112072170A
CN112072170A CN202010716669.6A CN202010716669A CN112072170A CN 112072170 A CN112072170 A CN 112072170A CN 202010716669 A CN202010716669 A CN 202010716669A CN 112072170 A CN112072170 A CN 112072170A
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Abstract

本发明公开了一种聚铝/硼酸盐固态电解质和一种电池，所述聚铝/硼酸盐固态电解质为至少一个配体Ar与配位原子M形成配位化合物的碱金属盐，所述配体Ar的结构式为
Figure DDA0002598422080000011
所述聚铝/硼酸盐固态电解质的结构式为
Figure DDA0002598422080000012
其中N表示碱金属元素，n表示聚合度，X1、X2各自独立地选自SO2、CO或不存在，Y选自
Figure DDA0002598422080000013
Figure DDA0002598422080000014
或
Figure DDA0002598422080000015
且Y被选自‑OH、‑COOH、‑SO3H中的取代基的至少2个取代。本发明使用具有强吸电子能力且共轭的苯环类单体配体，使阴离子的负电荷离域到整个主链上，有利于锂离子沿主链迁移，从而降低锂离子离解能并提高锂离子电导率，在电池领域具有较好的应用前景。

Description

一种聚铝/硼酸盐固态电解质和一种电池
技术领域
本发明涉及固态电解质，尤其是涉及一种聚铝/硼酸盐固态电解质和一种电池。
背景技术
锂离子电池以其高能量密度、长寿命和高电压等优异性能而广泛应用于智能手机、笔记 本电脑及电动汽车中。随着智能手机和笔记本电脑的轻薄化、多功能化、大屏幕化及电动汽 车发展，对电池的能量密度和安全性要求越来越高。但是，基于液态电解质和插层化合物的 传统锂离子电池经过近三十年的发展，其能量密度已经接近其极限，提升空间非常有限。而 且，传统液态电解质含有大量可燃溶剂，在异常情况下有可能导致爆燃甚至爆炸等严重安全 性问题。
为了进一步提高锂离子电池的能量密度和安全性，采用固态电解质(SSE)制备全固态 锂离子电池(ASSLIB)是解决方案之一。ASSLIB由于没有可燃的液态溶剂，其固有安全性 大于传统液态电解质锂离子电池，至少不会出现电解液泄露事故。也正因为无液态溶剂， ASSLIB的包装要求也会相应的低于传统液态电解质锂离子电池，从而有可能减少包装材料 在电池中所占的重量比例，变相提高电池的能量密度。而且，由于SSE的电化学稳定窗口宽， 有可能超过5V，从而ASSLIB可以采用比容量更高且电位更负的锂金属负极，而正极可采用 电压平台接近5V的LiNi0.5Mn1.5O4等高压正极材料，从而提高电池的能量密度。
有机固态电解质具有易于成型且易于形成良好的界面接触等优势而成为研究热点之一， 其中单锂离子传导固态聚合物电解质(SLIC-SPE)的锂离子迁移数接近1且没有阴离子堆积 导致的浓差极化等问题，因此SLIC-SPE在电池中的表现足以媲美电导率10倍以上的双离子 固态电解质，受到广泛关注。SLIC-SPE是指阴离子被固定在一个大分子骨架上无法移动，只 有锂离子在聚合物基体中迁移的SPE，其传导电流几乎全部由锂离子承担。SLIC-SPE分成很 多种类，最常见的SLIC-SPE是指阴离子通过共价键固定在聚合物骨架上，阴离子可以接枝 到主链上或者直接存在于主链中。这类SLIC-SPE中的阴离子通常为、磺酰亚胺负离子(－ SO2N(－)SO2－)及其衍生物和四配位硼/铝酸负离子等。其中磺酰亚胺负离子的负电荷可以在四 个氧和一个氮上离域分布，因此成为最受关注的固态电解质。但相比四配位硼酸/铝酸负离子， 磺酰亚胺负离子合成困难，从而增加了其合成工艺成本。而四配位硼酸/铝酸负离子由于合成 原料易得、工艺简单、热稳定性高等优势而具有广泛的研究前景。
然而，已报道的四配位硼酸/铝酸负离子由于采用的配体为季戊四醇、酒石酸等吸电子能 力较弱的配体，所以负电荷离域性不够，对应的锂离子离解能较高，其中即使离解能较低的 酒石酸硼酸锂，其离解能也高达146kcal/mol，而离解能高意味着较低的离子电导率，目前的 固态电解质的离子电导率还有待提高。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种聚铝/硼酸 盐固态电解质和一种电池，该系列聚铝/硼酸盐固态电解质具有较低的离解能，从而具有较高 的离子电导率，在电池领域具有较好的应用前景。
本发明所采取的技术方案是：
本发明的第一方面，提供一种聚铝/硼酸盐固态电解质，所述聚铝/硼酸盐固态电解质为至 少一种配体Ar与配位原子M形成配位化合物的碱金属盐，所述配体Ar的结构式为
Figure BDA0002598422070000021
所述聚铝/硼酸盐固态电解质的结构式为
Figure BDA0002598422070000022
其中，M 表示硼或铝，N表示碱金属元素，n表示聚合度，X1、X2各自独立地选自SO2、CO或不存在， Y选自
Figure BDA0002598422070000023
且Y被选自-OH、-COOH、-SO3H中的取代基的 至少2个取代。
n表示聚合度，可以根据加入的原料配比进行调整。在一些实施例中，n为选自1至10000 的整数。在一些实施例中，n为选自100～10000的整数。
N表示的碱金属元素可以例举的有锂、钠和钾等，对应形成的聚铝/硼酸盐固态电解质为 锂盐、钠盐和钾盐等。
根据本发明的一些实施例，Y选自
Figure BDA0002598422070000024
时，X1、X2中的至少一个为SO2，或者X1、X2均不存在。
根据本发明的一些实施例，所述配体Ar为中心对称结构。
根据本发明的一些实施例，所述配体Ar选自
Figure BDA0002598422070000031
Figure BDA0002598422070000032
根据本发明的一些实施例，所述配体Ar与所述配位原子M能够形成五元环、六元环或 七元环。
根据本发明的一些实施例，所述配体Ar与所述配位原子M形成MO2C2五元环、MO2C3六元环、MO2SC2六元环或MO2C4七元环。
根据本发明的一些实施例，所述聚铝/硼酸盐固态电解质选自
Figure BDA0002598422070000033
Figure BDA0002598422070000034
其中配位原子M(硼原子或铝原子)是4配位构型，类似于螺环碳原子。
本发明的第二方面，提供所述的聚铝/硼酸盐固态电解质的制备方法，包括以下步骤： 取所述配体Ar、硼酸或氢氧化铝、碱加入极性溶剂中，搅拌反应，蒸发得到聚铝/硼酸盐固态 电解质。
上述制备步骤中加入的碱可以例举的有氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾等。
根据本发明的一些实施例，所述极性溶剂包括水或极性有机溶剂。铝/硼酸盐固态电解质 的缩聚反应是一个可逆的脱水反应，在水溶液反应时，会随着水的蒸发而聚合，在极性有机 溶剂中反应更有利于缩聚。
根据本发明的一些实施例，其特征在于，所述极性有机溶剂选自甲醇、乙醇、N-甲基吡 咯烷酮、二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺中的任一种。
本发明的第三方面，提供一种电池，包括上述的聚铝/硼酸盐固态电解质。
本发明实施例的有益效果是：
本发明实施例提供了一种聚铝/硼酸盐固态电解质，使用具有强吸电子能力且共轭的苯环 类配体，使阴离子的负电荷离域到整个主链上，有利于锂离子沿主链迁移，从而降低锂离子 离解能并提高锂离子电导率。本发明实施例提供的系列聚铝/硼酸盐固态电解质，都具有较低 的离解能，可以低达105kcal/mol，远低于酒石酸硼酸锂的146kcal/mol和LiPF6的137 kcal/mol，甚至低于双草酸硼酸锂的111kcal/mol，这类固态电解质优于已报道的聚硼酸盐固 态电解质，在电池领域具有较好的应用前景。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地 理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不 是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获 得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种聚四羟基苯醌硼酸锂(
Figure BDA0002598422070000041
M为硼原子)， 按照以下步骤合成：
在200克水中加入17.20克四羟基苯醌
Figure BDA0002598422070000042
6.183克硼酸和4.196克一 水合氢氧化锂，室温下搅拌反应6小时，得红棕色溶液，旋转蒸发，得聚四羟基苯醌硼酸锂， 为红棕色粉末。
结构表征：13C核磁共振光谱显示在化学位移为138.5和169.0ppm出现共振峰，分别对 应于羟基碳和羰基碳。碳氢氮元素分析结果为C：38.43％，与聚合物分子式(C6O6BLi)n对应 的理论碳含量(38.71％)接近，因此，证明了所得聚四羟基苯醌硼酸锂的结构正确。
离解能计算：采用密度泛函方法，用Gaussian09(Revision B.01)软件模拟制备得到的聚 四羟基苯醌硼酸锂结构，配体与硼原子形成的是MO2C2五元环，由优化构型计算出锂离子离 解能Ed(Ed等于阴离子能量加锂离子能量再减去锂盐能量)，其中优化构型采用B3LYP/6-31+G(d)，计算优化后的构型的能量采用B3LYP/6-311+G(2df)，计算得到聚四羟基苯 醌硼酸锂的离解能为122kcal/mol。
实施例2
本实施例提供一种聚四羟基苯醌铝酸锂(
Figure BDA0002598422070000051
M为铝原子)， 按照以下步骤合成：
在200克水中加入17.20克四羟基苯醌、7.800克氢氧化铝和4.196克一水合氢氧化锂， 室温下搅拌反应6小时，得红棕色溶液，旋转蒸发，得聚四羟基苯醌铝酸锂。
结构表征：13C核磁共振光谱显示在化学位移为143.2和175.3ppm出现共振峰，分别对 应于羟基碳和羰基碳。碳氢氮元素分析结果为C：35.18％，与聚合物分子式(C6O6AlLi)n对应 的理论碳含量(35.64％)接近，因此，证明了所得聚四羟基苯醌铝酸锂的结构正确。
离解能计算：采用密度泛函方法计算得到聚四羟基苯醌铝酸锂的离解能为124kcal/mol。
实施例3
本实施例提供一种聚4,6-二羟基-1,3-苯二甲酸硼酸锂(
Figure BDA0002598422070000052
M 为硼原子)，按照以下步骤合成：
在200克二甲亚砜中加入19.80克4,6-二羟基-1,3-苯二甲酸
Figure BDA0002598422070000053
6.183克硼 酸和4.196克一水合氢氧化锂，室温下搅拌反应6小时，得浅黄色溶液，旋转蒸发，得聚4,6- 二羟基-1,3-苯二甲酸硼酸锂。
结构表征：13C核磁共振光谱在化学位移为103.1、105.1、136.1、155.1和159.6ppm出 现共振峰，碳氢氮元素分析结果为C：45.15％，与聚合物分子式(C8O6BLi)n对应的理论碳含 量(45.28％)接近，因此，证明了所得聚4,6-二羟基-1,3-苯二甲酸硼酸锂的结构正确。
离解能计算：采用密度泛函方法，用Gaussian09(Revision B.01)软件模拟制备得到的聚 4,6-二羟基-1,3-苯二甲酸硼酸锂结构，配体与硼原子形成的是MO2C3六元环，由优化构型计 算出锂离子离解能Ed(Ed等于阴离子能量加锂离子能量再减去锂盐能量)，采用密度泛函方 法计算得到聚4,6-二羟基-1,3-苯二甲酸硼酸锂的离解能为130kcal/mol。
实施例4
本实施例提供一种聚4,6-二羟基-1,3-苯二甲酸铝酸锂(
Figure BDA0002598422070000061
M 为铝原子)，按照以下步骤合成：
在200克二甲亚砜中加入19.80克4,6-二羟基-1,3-苯二甲酸、7.800克氢氧化铝和4.196 克一水合氢氧化锂，100下搅拌反应6小时，得浅黄色溶液，旋转蒸发，得聚4,6-二羟基-1,3- 苯二甲酸铝酸锂。
结构表征：13C核磁共振光谱在化学位移为105.2、113.1、134.5、161.4和174.3ppm出 现共振峰。碳氢氮元素分析结果为C：42.05％，与聚合物分子式(C8O6AlLi)n对应的理论碳含 量(42.11％)接近，因此，证明了所得聚4,6-二羟基-1,3-苯二甲酸铝酸锂的结构正确。
离解能计算：采用密度泛函方法计算得到聚4,6-二羟基-1,3-苯二甲酸铝酸锂的离解能为 144kcal/mol。
实施例5
本实施例提供一种聚2,5-二羟基对苯醌-3,6-二磺酸硼酸锂 (
Figure BDA0002598422070000062
M为硼原子)，按照以下步骤合成：
在200克甲醇中加入33.20克2,5-二羟基对苯醌-3,6-二磺酸
Figure BDA0002598422070000071
6.183 克硼酸和4.196克一水合氢氧化锂，室温下搅拌反应6小时，得浅黄色溶液，旋转蒸发，得 聚2,5-二羟基对苯醌-3,6-二磺酸硼酸锂。
结构表征：13C核磁共振光谱显示在化学位移为121.3、157.8和169.8ppm出现共振峰， 分别对应于羟基碳、与磺酸基直接相连的碳和羰基碳。碳氢氮元素分析结果为C：22.52％， 与聚合物分子式(C6S2O10BLi)n对应的理论碳含量(22.93％)接近，因此，证明了所得聚2,5- 二羟基对苯醌-3,6-二磺酸硼酸锂的结构正确。
离解能计算：采用密度泛函方法，用Gaussian09(Revision B.01)软件模拟制备得到的聚 2,5-二羟基对苯醌-3,6-二磺酸硼酸锂结构，配体与硼原子形成的是MO2SC2六元环，由优化构 型计算出锂离子离解能Ed(Ed等于阴离子能量加锂离子能量再减去锂盐能量)，采用密度泛 函方法计算得到聚2,5-二羟基对苯醌-3,6-二磺酸硼酸锂的离解能为119kcal/mol。
实施例6
本实施例提供一种聚2,5-二羟基对苯醌-3,6-二磺酸铝酸锂 (
Figure BDA0002598422070000072
M为铝原子)，按照以下步骤合成：
在200克N-甲基吡咯烷酮中加入33.20克2,5-二羟基对苯醌-3,6-二磺酸、7.800克氢氧化 铝和4.196克一水合氢氧化锂，100下搅拌反应6小时，得浅黄色溶液，旋转蒸发，得聚2,5- 二羟基对苯醌-3,6-二磺酸铝酸锂。
结构表征：13C核磁共振光谱显示在化学位移为124.5、159.4和171.3ppm出现共振峰， 分别对应于羟基碳、与磺酸基直接相连的碳和羰基碳。碳氢氮元素分析结果为C：21.61％， 与聚合物分子式(C6S2O10AlLi)n对应的理论碳含量(21.82％)接近，因此，证明了所得聚2,5- 二羟基对苯醌-3,6-二磺酸铝酸锂的结构正确。
离解能计算：采用密度泛函方法计算得到聚2,5-二羟基对苯醌-3,6-二磺酸铝酸锂的离解 能为113kcal/mol。
实施例7
本实施例提供一种聚吡嗪四甲酸硼酸锂(
Figure BDA0002598422070000081
M为硼 原子)，按照以下步骤合成：
在200克乙醇中加入25.61克吡嗪四甲酸二酐
Figure BDA0002598422070000082
6.183克硼酸和 4.196克一水合氢氧化锂，室温下搅拌反应6小时，得无色溶液，旋转蒸发，得聚吡嗪四甲酸 硼酸锂。
结构表征：13C核磁共振光谱显示在化学位移为144.6、和160.2ppm出现共振峰，分别 对应于吡嗪环中的碳和羧基碳。碳氢氮元素分析结果为C：35.27％，N：10.19％，与聚合物 分子式(C8N2O8BLi)n对应的理论碳含量(35.56％)接近，因此，证明了所得聚吡嗪四甲酸硼 酸锂的结构正确。
离解能计算：采用密度泛函方法，用Gaussian09(Revision B.01)软件模拟制备得到的聚 吡嗪四甲酸硼酸锂结构，配体与硼原子形成的是MO2C4七元环，由优化构型计算出锂离子离 解能Ed(Ed等于阴离子能量加锂离子能量再减去锂盐能量)，采用密度泛函方法计算得到聚 吡嗪四甲酸硼酸锂的离解能为119kcal/mol。
实施例8
本实施例提供一种聚吡嗪四甲酸铝酸锂(
Figure BDA0002598422070000083
M为硼 原子)，按照以下步骤合成：
在200克N-甲基吡咯烷酮中加入25.61克吡嗪四甲酸二酐、7.800克氢氧化铝和4.196克 一水合氢氧化锂，100下搅拌反应6小时，得无色溶液，旋转蒸发，得聚吡嗪四甲酸铝酸锂。
结构表征：13C核磁共振光谱显示在化学位移为148.2和163.3ppm出现共振峰，分别对 应于羟基碳和羰基碳。碳氢氮元素分析结果为C：33.15％，N：9.79％，与聚合物分子式(C8N2O8ALLi)n对应的理论碳含量(33.57％)接近，因此，证明了所得聚吡嗪四甲酸铝酸锂的结构正确。
离解能计算：采用密度泛函方法计算得到聚吡嗪四甲酸铝酸锂的离解能为117kcal/mol。
实施例9
本实施例提供一种聚四羟基吡嗪硼酸锂(
Figure BDA0002598422070000091
M为硼原 子)，按照以下步骤制备：
在200克N,N-二甲基甲酰胺中加入14.416克四羟基吡嗪
Figure BDA0002598422070000092
6.183克 硼酸和4.196克一水合氢氧化锂，60度下搅拌反应6小时，后旋转蒸发，得聚四羟基吡嗪硼 酸锂。
结构表征：13C核磁共振光谱显示在化学位移为138.6ppm出现共振峰，对应于吡嗪环中 的碳原子。碳氢氮元素分析结果为C：30.17％，N：17.61％，与聚合物分子式(C4N2O4BLi)n对应的理论碳含量(30.38％)和氮含量(17.72％)接近，因此，证明了所得聚四羟基吡嗪硼 酸锂的结构正确。
离解能计算：采用密度泛函方法，用Gaussian09(Revision B.01)软件模拟制备得到的聚 四羟基吡嗪硼酸锂结构，配体与硼原子形成的是MO2C2五元环，由优化构型计算出锂离子离 解能Ed(Ed等于阴离子能量加锂离子能量再减去锂盐能量)，采用密度泛函方法计算得到聚 四羟基苯醌的离解能为128kcal/mol。
实施例10
本实施例提供一种聚2,5-二羟基-1,4-二甲酸吡嗪硼酸锂 (
Figure BDA0002598422070000093
M为硼原子)，按照以下步骤制备：
在200克二甲亚砜中加入20.03克2,5-二羟基-1,4-二甲酸吡嗪
Figure BDA0002598422070000101
6.183 克硼酸和4.196克一水合氢氧化锂，40度下搅拌反应6小时，后旋转蒸发，得聚2,5-二羟基 -1,4-二甲酸吡嗪硼酸锂。
结构表征：13C核磁共振光谱显示在化学位移为130.1、147.2和151.4ppm出现共振峰， 对应于吡嗪环中与羧基直接相连的碳原子、与羟基直接相连的碳原子及羧基碳。碳氢氮元素 分析结果为C：33.25％，N：12.91％，与聚合物分子式(C6N2O6BLi)n对应的理论碳含量(33.64％) 和氮含量(13.08％)接近，因此，证明了所得聚2,5-二羟基-1,4-二甲酸吡嗪硼酸锂的结构正 确。
离解能计算：采用密度泛函方法，用Gaussian09(Revision B.01)软件模拟制备得到的聚 2,5-二羟基-1,4-二甲酸吡嗪硼酸锂结构，配体与硼原子形成的是MO2C3六元环，由优化构型 计算出锂离子离解能Ed(Ed等于阴离子能量加锂离子能量再减去锂盐能量)，采用密度泛函 方法计算得到聚2,5-二羟基-1,4-二甲酸吡嗪硼酸锂的离解能为108kcal/mol。
实施例11
本实施例提供一种共聚物固态电解质，按照以下步骤合成：
在200克N-甲基吡咯烷酮中加入8.60克四羟基苯醌(
Figure BDA0002598422070000102
对称配体)、9.90 克2,3-二羟基-1,4-苯二甲酸
Figure BDA0002598422070000103
7.800克氢氧化铝和4.196克一水 合氢氧化锂，100下搅拌反应6小时，得红棕色色溶液，旋转蒸发，得共聚铝酸锂。
结构表征：13C核磁共振光谱显示在化学位移为115.1、118.2、126.3、143.7、151.1、175.8、 179.7ppm出现共振峰。碳氢氮元素分析结果为C：36.01％，与聚合物分子式(C7O6AlLi)n对 应的理论碳含量(36.27％)接近，因此，所得聚合物为共聚物，而不是两种聚合物的混合物。
实施例12
本实施例提供一种聚3,5-二羟基对苯醌-2,6-二磺酸硼酸锂 (
Figure BDA0002598422070000114
M为硼原子)，按照以下步骤制备：
在200克甲醇中加入33.20克3,5-二羟基对苯醌-2,6-二磺酸
Figure BDA0002598422070000112
6.183 克硼酸和4.196克一水合氢氧化锂，室温下搅拌反应6小时，得浅黄色溶液，后旋转蒸发， 得聚3,5-二羟基对苯醌-2,6-二磺酸硼酸锂。
结构表征：13C核磁共振光谱在化学位移为123.2、149.5和175.3ppm处出现共振峰，分 别对应于苯环上与磺酸基相连的碳、与羟基相连的碳和羰基碳。碳氢氮元素分析结果为C： 22.52％，与聚合物分子式(C6S2O10BLi)n对应的理论碳含量(22.93％)接近，证明了所得聚3,5- 二羟基对苯醌-2,6-二磺酸硼酸锂的结构正确。
离解能计算：采用密度泛函方法，用Gaussian09(Revision B.01)软件模拟制备得到的聚 3,5-二羟基对苯醌-2,6-二磺酸硼酸锂结构，配体与硼原子形成的是MO2SC2六元环，由优化构 型计算出锂离子离解能Ed(Ed等于阴离子能量加锂离子能量再减去锂盐能量)，采用密度泛 函方法计算得到聚3,5-二羟基对苯醌-2,6-二磺酸硼酸锂的离解能为115kcal/mol。
实施例13
本实施例提供一种聚3,5-二羟基对苯醌-2,6-二磺酸铝酸锂 (
Figure BDA0002598422070000113
M为铝原子)，按照以下步骤制备：
在200克N-甲基吡咯烷酮中加入33.20克3,5-二羟基对苯醌-2,6-二磺酸、7.800克氢氧化 铝和4.196克一水合氢氧化锂，100℃下搅拌反应6小时，得浅黄色溶液，旋转蒸发，得聚3,5- 二羟基对苯醌-2,6-二磺酸铝酸锂。
结构表征：13C核磁共振光谱显示在化学位移为125.8、151.1和174.3ppm出现共振峰， 分别对应于苯环上与磺酸基相连的碳、与羟基相连的碳和羰基碳。碳氢氮元素分析结果为C： 21.61％，与聚合物分子式(C6S2O10AlLi)n对应的理论碳含量(21.82％)接近，证明了所得聚 3,5-二羟基对苯醌-2,6-二磺酸铝酸锂的结构正确。
离解能计算：采用密度泛函方法计算得到聚3,5-二羟基对苯醌-2,6-二磺酸铝酸锂的离解 能为111kcal/mol。

Claims (10)

1.一种聚铝/硼酸盐固态电解质，其特征在于，所述聚铝/硼酸盐固态电解质为至少一种配体Ar与配位原子M形成配位化合物的碱金属盐，所述配体Ar的结构式为
Figure FDA0002598422060000011
所述聚铝/硼酸盐固态电解质的结构式为
Figure FDA0002598422060000012
其中，M表示硼或铝，N表示碱金属元素，n表示聚合度，X1、X2各自独立地选自SO2、CO或不存在，Y选自
Figure FDA0002598422060000013
且Y被选自-OH、-COOH、-SO3H中的至少2个取代基取代。
2.根据权利要求1所述的聚铝/硼酸盐固态电解质，其特征在于，Y选自
Figure FDA0002598422060000014
时，X1、X2中的至少一个为SO2，或者X1、X2均不存在。
3.根据权利要求1所述的聚铝/硼酸盐固态电解质，其特征在于，所述配体Ar选自
Figure FDA0002598422060000015
4.根据权利要求1所述的聚铝/硼酸盐固态电解质，其特征在于，所述配体Ar与所述配位原子M能够形成五元环、六元环或七元环。
5.根据权利要求4所述的聚铝/硼酸盐固态电解质，其特征在于，所述配体Ar与所述配位原子M形成MO2C2五元环、MO2C3六元环、MO2SC2六元环或MO2C4七元环。
6.根据权利要求5所述的聚铝/硼酸盐固态电解质，其特征在于，所述聚铝/硼酸盐固态电解质选自
Figure FDA0002598422060000021
Figure FDA0002598422060000022
7.一种权利要求1至6任一项所述的聚铝/硼酸盐固态电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
取所述配体Ar、硼酸或氢氧化铝、碱加入极性溶剂中，搅拌反应，蒸发得到聚铝/硼酸盐固态电解质。
8.根据权利要求7所述的聚铝/硼酸盐固态电解质的制备方法，其特征在于，所述极性溶剂包括水或极性有机溶剂。
9.根据权利要求8所述的聚铝/硼酸盐固态电解质的制备方法，其特征在于，所述极性有机溶剂选自甲醇、乙醇、N-甲基吡咯烷酮、二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺中的任一种。
10.一种电池，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的聚铝/硼酸盐固态电解质。
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