一种聚合物固态电解质材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚合物固态电解质材料及其制备方法，其中该聚合物固态电解质材料是由包括表面接枝巯基的二氧化硅纳米粒子和双键封端的聚乙二醇在内的反应原料经紫外光辐照进行交联得到的有机‑无机杂化交联的聚合物固态电解质材料；优选的，表面接枝巯基的二氧化硅纳米粒子与双键封端的聚乙二醇两者的质量比为1/2～1/20，此外，表面接枝巯基的二氧化硅纳米粒子中巯基组分的含量为1wt.％～50wt.％。本发明专利技术通过对关键制备过程的整体工艺流程、以及各个步骤的反应条件等进行改进，相应的形成有机‑无机杂化交联聚合物固态电解质材料，与现有技术相比能够同时提高复合电解质的离子电导率和机械性能。

【技术实现步骤摘要】
一种聚合物固态电解质材料及其制备方法
本专利技术属于锂离子电池的电解质材料领域，更具体地，涉及一种聚合物固态电解质材料及其制备方法，该聚合物固态电解质材料尤其适用于锂离子电池，并且通过调控该聚合物固态电解质材料制备过程中各种反应物的配比，能够有效控制该聚合物固态电解质材料的内部网络结构，实现结构可控。
技术介绍
电解质是锂离子电池的关键材料之一，其置于电池的正负极之间起着传递电荷的作用。虽然，锂离子电池已经在人们的日常生活中得到广泛应用，但因所采用的电解质多为传统的可燃性有机液体，其在反复充放电过程中存在巨大的安全隐患。为提高锂离子电池的安全效能，使用更加可靠的全固态电解质替代液体电解质已成为解决这一问题的重要选择。一般来说，根据组成差异，全固态电解质分为无机电解质和聚合物电解质两类。前者具有相对较优的离子电导率，但是其模量较高、脆性大，导致其可加工性较差；后者虽然具有良好的加工性，但是聚合物母体在室温下的结晶转换阻碍了离子在电解质体系中的传导，极大地制约了其在锂离子电池中的实际应用。锂离子在聚合物电解质中的迁移是通过其与聚合物母体络合来实现的，并且此种传输主要发生在聚合物基体的无定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物固态电解质材料，其特征在于，该聚合物固态电解质材料是由包括表面接枝巯基的二氧化硅纳米粒子和双键封端的聚乙二醇在内的反应原料经紫外光辐照进行交联得到的有机‑无机杂化交联的聚合物固态电解质材料；优选的，所述表面接枝巯基的二氧化硅纳米粒子与所述双键封端的聚乙二醇两者的质量比为1/2～1/20，此外，所述表面接枝巯基的二氧化硅纳米粒子中巯基组分的含量为1wt.％～50wt.％。

【技术特征摘要】
1.一种聚合物固态电解质材料，其特征在于，该聚合物固态电解质材料是由包括表面接枝巯基的二氧化硅纳米粒子和双键封端的聚乙二醇在内的反应原料经紫外光辐照进行交联得到的有机-无机杂化交联的聚合物固态电解质材料；优选的，所述表面接枝巯基的二氧化硅纳米粒子与所述双键封端的聚乙二醇两者的质量比为1/2～1/20，此外，所述表面接枝巯基的二氧化硅纳米粒子中巯基组分的含量为1wt.％～50wt.％。2.如权利要求1所述聚合物固态电解质材料，其特征在于，所述二氧化硅纳米粒子的粒径为10～200nm。3.如权利要求1所述聚合物固态电解质材料，其特征在于，所述双键封端的聚乙二醇为聚乙二醇二甲基丙烯酸酯或聚乙二醇二丙烯酸酯；优选的，所述双键封端的聚乙二醇的分子量为200～1000。4.一种聚合物固态电解质材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将二氧化硅纳米粒子置于氢氧化钠水溶液中在60℃～90℃活化处理2～24h，然后冷却，并用去离子水洗涤该二氧化硅纳米粒子，干燥后即得到表面含羟基的二氧化硅纳米粒子；(2)将所述步骤(1)得到的表面含羟基的二氧化硅纳米粒子分散于去离子水中，然后超声分散处理10～40min得到第一分散系；接着，向该第一分散系中加入溶有巯丙基三甲氧基硅烷偶联剂的有机溶液得到第二分散系；然后，将该第二分散系于60℃～90℃搅拌反应12～36h，冷却后进行真空抽滤得到固体物质；接着，将所述固体物质用乙醇洗涤，然后在50℃～80℃真空干燥12～48h，即得到表面接枝巯基的二氧化硅纳米粒子；所述第一分散系中，所述二氧化硅纳米粒子与去离子水两者的质量体积比为1g/10mL～1g/2mL；所述第二分散系中，所述二氧化硅纳米粒子与所述巯丙基三甲氧基硅烷偶联剂两者的质量比为10/1～1/10；(3)将所述步骤(2)得到的所述表面接枝巯基的二氧化硅纳米粒子与双键封端的聚乙二醇共混，并向共混物中添加光引发剂和锂盐，配制得到浆料，接着将所述浆料置于真空环境中脱除气泡即得到聚合反应所需浆料；所述表面接...

【专利技术属性】
技术研发人员：解孝林，胡骥，薛志刚，周兴平，郭梦可，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42