一类柔性固态聚合物电解质的制备方法及应用技术

本发明专利技术公布了一类柔韧性和热稳定性均较好固态聚合物电解质的制备方法及其在锂电池中的应用。所述固态聚合物电解质的制备方法至少包括：由链接纳米颗粒的聚合物交联网络与另一种聚合物单体、导电盐和引发剂在分子水平上均匀分布得到前驱体溶液，将前驱体溶液涂覆于基材或电极表面，通过聚合的方法制备了包含纳米颗粒的固态聚合物电解质。该方法可控性强、操作简便具有很好的应用前景。该方法得到的固态聚合物电解质由于纳米粒子的引入使得聚合物电解质具有较好的柔韧性，同时另一种聚合物的协同增强使得固态聚合物电解质又具有较好的热稳定性和优异的离子电导率。

【技术实现步骤摘要】
一类柔性固态聚合物电解质的制备方法及应用
：本专利技术涉及一类链接纳米粒子的固态聚合物电解质及其在锂电池中的应用。
技术介绍
：随着环境污染日益严峻，化石燃料日益匮乏，清洁、方便、安全的电化学储能技术的研发占据更加重要的地位。锂电池以其高能量密度、高功率密度和较快的充放电等受到越来越多的关注，金属锂作为锂电池的负极具有较高的能量密度(3860mAhg-1)，但是锂金属液态电池较差的安全性，极大的限制了锂金属电池的发展。全固态锂金属电池中用具有一定机械强度的固态电解质取代了可燃性电解液，及疏松多孔的隔膜，从而解决了液态锂金属电池中存在的电解液的泄露，燃烧和枝晶导致的短路等引起的安全问题，并且具有一定柔韧性的聚合物电解质还可以实现电池的形状多样性及柔性器件的制备。然而由于单一一种聚合物的层层规则堆垛使得聚合物具有较好的结晶度和机械强度，但是却很大程度上限制了聚合物的链段运动能力，具有较低的离子电导率，因此出现了聚合物电解质中常常提到的机械性能和离子电导率之间的矛盾。在之前的研究中，本专利技术人通过将一定比例的两种或多种聚合物单体、导电盐和引发剂在分子水平上混合均匀形成前驱体溶液，涂覆、聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性固态聚合物电解质，其由链接纳米颗粒的聚合物交联网络与另一种聚合物单体、导电盐和引发剂在分子水平上均匀分布得到前驱体溶液，将前驱体溶液涂覆于基材或电极表面，通过聚合的方法制备了包含纳米颗粒的固态聚合物电解质，其特征在于，所述前驱体溶液是10％‑90％的一种或多种含纳米颗粒的前驱体A与10％‑90％的含有不同官能团且不互相反应的一种或多种前驱体B，前驱体A带有官能团a，前驱体B带有官能团b，纳米颗粒带有官能团c，官能团a是环氧基、氨基或亚氨基、羧基、羟基，官能团c选自氨基、亚氨基、环氧基、羟基或羧基,官能团c能够与官能团a反应，官能团b与官能团a、官能团c不相同且不反应，官能团b是含有一个...

【技术特征摘要】
1.一种柔性固态聚合物电解质，其由链接纳米颗粒的聚合物交联网络与另一种聚合物单体、导电盐和引发剂在分子水平上均匀分布得到前驱体溶液，将前驱体溶液涂覆于基材或电极表面，通过聚合的方法制备了包含纳米颗粒的固态聚合物电解质，其特征在于，所述前驱体溶液是10％-90％的一种或多种含纳米颗粒的前驱体A与10％-90％的含有不同官能团且不互相反应的一种或多种前驱体B，前驱体A带有官能团a，前驱体B带有官能团b，纳米颗粒带有官能团c，官能团a是环氧基、氨基或亚氨基、羧基、羟基，官能团c选自氨基、亚氨基、环氧基、羟基或羧基,官能团c能够与官能团a反应，官能团b与官能团a、官能团c不相同且不反应，官能团b是含有一个或多个不饱和双键、不饱和三键、烯属不饱和键的丙烯酸酯、叠氮官能团、氰基。2.根据权利要求1所述的柔性固体聚合电解质，其特征在于：所述前驱体A为甘油醚类化合物、环氧类化合物、聚多元醇类化合物，前驱体B为不饱和酸酯、含叠氮乙基类化合物，纳米颗粒是无机纳米颗粒、有机纳米颗粒、有机-无机复合纳米颗粒；优选的，前驱体A是1,2,3,4-二环氧丁烷、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、1,7-辛二烯环氧化合物、聚丙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、聚戊二醇二环氧甘油醚、聚(二甲基硅氧烷)，二缩水甘油醚封端、二缩水甘油醚、双酚A二缩水甘油醚、苯二酚二缩水甘油醚、1,1,1-三氟环氧丙烷、环氧异丁烷、环氧丁烷、环氧丙基甲基醚、乙基环氧丙酯、2,3-环氧丁烷、七氟丁基环氧乙烷、环氧四氢呋喃、环氧环己烷、环氧单甲氧基乙二醇醚、苯基环氧丙烷、甲氧基聚乙二醇胺、聚乙二醇双胺、甲氧基聚乙二醇马来酰亚胺、聚乙二醇甲醚马来酰亚胺、聚乙二醇二羧酸、聚氧乙烯月桂醚羧酸、乙醇酸乙氧基油醚、聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙烯醇中的一种或几种，前驱体B是2-丁炔-1-基氯甲酸酯、2-丁炔酸乙酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯、聚丙二醇甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、甲氧基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化四羟甲基甲烷四丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇双丙烯酸酯、乙二醇甲醚丙烯酸酯、聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、2-羟基乙基丙烯酸酯、2-羟基乙基甲基丙烯酸酯、O-(2-叠氮乙基)七聚乙二醇、O-(2-叠氮乙基)-O′-甲基-三乙二醇、醋酸乙烯酯、对氰基甲基苯甲酸甲酯中的一种或几种,纳米颗粒是含有能与前驱体A反应的官能团c的氧化钛微球、氧化铝微球、二氧化硅微球、聚苯乙烯微球、甲基丙烯酸微球，优选官能团c是氨基或亚氨基、环氧基、羟基、羧基。3.权利要求1或2的柔性固态聚合物电解质的制备方法，包括如下步骤：将一定比例的带有a官能团的A聚合物与带有能与a官能团反应的c官能团的纳米颗粒、导电盐在分子水平上混合均匀后，再加入一定比例的具有不与a官能团、c官能团反应的b官能团的B聚合物和引发剂，混合均匀后得到聚合物前驱体溶液，将前驱体溶液涂覆于基材或电极表面，通过聚合的方法制备了包含纳米颗粒的柔性固态聚合物电解质，其特征在于：所述的聚合物前驱体是10％-90％的一种或多种含纳米颗粒的前驱体A与10％-90％的含有不同官能团且不互相反应的一种或多种前驱体B，所述固态聚合物含有聚乙氧基链、聚碳酸酯链的一种或几种链，a官能团是环氧基、氨基或亚氨基、羧基、羟基，c官能团能够与a官能团反应，是氨基或亚氨基、环氧基、羟基、羧基，官能团b与官能团a、官能团c不相同且不反应；官能团b是含有一个或多个不饱和双键、不饱和三键、烯属不饱和键的丙烯酸酯、环氧基、叠氮官能团、氰基、氨基；所述固态聚合物为链状、树枝状、星型、梳型的聚合物；优选的，所述聚合物单体的分子量介于100-50000之间；所述前驱体A为甘油醚类化合物、环氧类化合物、聚多元醇类...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭玉国，段惠，殷雅侠，万立骏，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11