一种用于固态电解质的聚丙烯酸酯的制备方法技术

本发明专利技术一般涉及聚(丙烯酸锂)(PLA)等材料，可用于聚合物共混膜及其他用途。例如，某些实施例涉及制备聚丙烯酸锂或制备包括聚丙烯酸锂的膜的方法。在一些实施例中，丙烯酸锂单体可以通过强无机碱和弱有机酸之间的中和反应获得。这类材料可以作为膜用于电化学电池，例如，用于锂离子电池等电池，或其他应用。在某些情况下，PLA的分子量可以在10

【技术实现步骤摘要】
一种用于固态电解质的聚丙烯酸酯的制备方法
本专利技术一般涉及聚丙烯酸锂(PLA)和其他材料，可用于聚合物薄膜及其他应用。例如，该材料可用于电化学电池，如作为薄膜用于如锂离子电池等电池，或其他应用。
技术介绍
发展高能量密度能源密集、安全的锂离子电池(LIBS)对于解决能源和环境方面的挑战，如车辆电气化和电网级储能具有重要意义。大多数最先进的锂离子电池配置都含有有机液体电解质，这些电解质通过液体的高离子电导率促进离子的移动，并为系统提供了相对较高的额定电压；然而，有机液体电解质的易燃性构成了安全隐患，特别是在大型或能源密集的系统中。此外，最先进的LIBS的能量密度明显低于有效的电动汽车应用所需的能量密度。丙烯酸酯聚合物以其透明性、抗断裂性、可行的合成工艺和弹性而著称。它们通常用于化妆品，如指甲油，作为粘合剂。然而，丙烯酸酯聚合物的合成受到不同氢氧化物对聚丙烯酸(PAA)中和的限制。各种挑战阻碍了这类聚合物的加工性、制备相容性和商业可行性。首先，丙烯酸比乙酸酸性更强更酸；低pH会在聚合过程中产生问题，例如需要耐腐蚀的反应器、受限的聚合方法、与功能化共单体的低相容性，以及限制调节这类聚合物性能的配方(例如，多分散性指数(PDI)、分子量和共聚合)。由于PAA水溶液的高粘度，PAA也不能完全中和。PAA的酸碱平衡点与其小分子单体(丙烯酸)相似，但聚合物骨架上未反应的酸和/或金属氢氧化物不能在大量合成中被有效或完全去除。此外，传统和受限的聚合方法对分子量的控制很差，导致离子聚合物产物只适合作为散装的低端材料。而且，聚合物材料的分子量对它们的物理性能和行为很重要。例如，溶液中的机械强度、溶解度、玻璃化温度和粘度在一定程度上取决于分子量。这些性质可以进一步影响聚合物材料的应用性能。在合成过程中有效地控制这些聚合物分子量的实用方法尚未确定。考虑到这些聚合物的优点和挑战，我们需要更好的合成技术。
技术实现思路
本专利技术一般涉及聚丙烯酸锂(PLA)和其他材料，它们可用于聚合物薄膜或其他应用。例如，这种材料可用于电化学电池，例如作为薄膜等用于锂离子电池等电池，或其他应用。本专利技术的主题包括，在某些情况，相关产物，解决特定问题的备选方案，和/或一个或多个系统和/或物质的多种不同用途。在某些方面，本专利技术一般涉及聚丙烯酸锂PLA聚合物。例如，PLA可以用作锂离子电池中的固态电解质。在某些方面，本专利技术还涉及用于制备此类材料的方法、此类材料的前驱体，和/或包括此类材料的溶液和/或薄膜。在某些情况下，PLA可以使用前驱体如丙烯酸锂(LA)制备，丙烯酸锂前驱体是具有离子官能团的丙烯酸化合物。例如，可以通过与过量丙烯酸的酸碱中和反应获得LA，在纯化过程中可以从盐产物中除去过量丙烯酸。在某些情况下，丙烯酸锂的直接聚合可用于生产PLA。这可以避免或减少产生未反应的酸性位点和/或不完全纯化。在某些实施例中，自由基聚合可用于制备PLA。在某些情况下，自由基聚合可以在惰性气体保护下进行。例如，在某些情况下，PLA聚合物可以包括各种分子量的纳米颗粒和/或毫米薄片。在某些实施例中，去离子水作为溶剂。在某些实施例中，PLA可以沉淀一次或多次，可以控制沉淀，例如，通过调整混合溶剂中的组分对沉淀进行控制。在某些实施例中，自由基聚合反应可以用一种或多种水溶性自由基引发剂引发。引发剂的溶解性可以影响反应速率，分子量，和/或最终产物的产量。在某些情况下，可以通过反应温度控制反应速率。在某些实施例中，PLA可以有从1000Da到8500Da范围内的分子量分布。在某些实施例中，因为在不同溶剂中聚合物产物的溶解度不同，可以通过在不同溶剂中进行的聚合反应可以控制PLA的分子量。。例如，在某些情况下，可以通过控制溶剂配方控制分子量。例如，可以用传统的玻璃管粘度计测量聚合物溶液的粘度。在某些情况下，可以用马克-霍温克方程建立分子量和粘度间的关系。在某些方面，PLA相对锂可以有-0.5V到5V范围的电化学稳定性窗口，例如，用循环伏安法或其他类似技术测定。PLA可以有180℃到250℃范围内的分解温度，在某些实施例中，例如，用热重分析或其他类似技术来测定。另一方面，本申请的方法包括含PLA薄膜的方法或制备方法。在某些实施例中，薄膜的弹性应力模量可以在5kPa到500MPa之间。在某些情况下，薄膜的离子电导率可以在10-8Scm-1到10-3Scm-1之间。在另一方面，本专利技术一般涉及一种物质。在一组实施例中，所述物质包含薄膜，所述薄膜包括聚丙烯酸酯、亲水聚合物、盐和路易斯酸。在另一组实施例中，所述物质包含聚丙烯酸锂、亲水聚合物、锂盐和路易斯酸。另一方面，本专利技术一般涉及一种电化学装置。根据一组实施例，所述电化学装置包括阳极、阴极和固态电解质，所述固态电解质包含聚丙烯酸锂、亲水聚合物、锂盐和路易斯酸。在另一组实施例中，所述电化学装置包括阳极、阴极和隔膜、所述隔膜包含聚丙烯酸锂、亲水聚合物和路易斯酸。在另一方面，本专利技术一般通常涉及一种方法。根据一组实施例，所述方法包含将丙烯酸放入氢氧化物中制备丙烯酸前驱体。在另一方面，本专利技术包含一个或多个本文描述的实施例，例如PLA或包含PLA薄膜的制备方法。在另一方面，本专利技术一个或多个本文描述的实施例，例如PLA或包含PLA薄膜的使用方法。通过下面对本专利技术各种非限制性实施例的明确说明，并结合附图考虑，本专利技术的其他优点和新颖特征会显而易见。附图说明本专利技术的非限制性实施例通过举例和参考附图的方式描述，附图是示意图且不打算按比例绘制。在图中，每个相同的或几乎相同的组分一般用一个单数表示。为了清楚，不是每种组分都被标记在每张图上，也不是本专利技术每个实施例的每种组分都表示，附图对本领域的普通技术人员理解本专利技术不是必须的。在附图中：图1是本专利技术的一个实施例的折合粘度与浓度的双重外推图和固有粘度与浓度的双重外推图；图2显示了在本专利技术的另一实例中，分子量增加与聚合物合成时混合溶剂中水含量的增加关系；图3A-3B示出了在本专利技术的另一实例中，说明了添加两种不同分子量的PLA的聚合物共混膜在力学性能上的差异；图4A-4B显示本专利技术的另一实施例中，添加剂BF3激活的PLA膜的奈奎斯特(Nyquist)图；图5显示本专利技术的某些实施例中B/IP/MSL毛细管粘度计。具体实施方式本专利技术一般涉及聚丙烯酸锂(PLA)和其他材料，可以用于聚合物共混膜等应用。例如，某些实施例涉及聚丙烯酸锂或包含聚丙烯酸锂的薄膜的制备方法。在某些实施例中，丙烯酸锂单体可以通过强无机碱和弱有机酸之间的中和反应获得。这些材料可以作为膜用于电化学电池，例如，用于锂离子电池等电池，或其他应用。在某些情况下，PLA的分子量可以在102Da到106Da之间。在某些实施例中，该膜具有弹性应力模量在5kPa到500MPa之间的机械强度，伸长率在0％到200％之间。在一些实施例中，薄膜可以具有10-9Scm-1到10-3Scm-1的离子电导率。本专利技术的一些实施例一般涉及丙烯酸锂聚合形成PLA的体系和方法。在某些实施例中，丙烯酸锂单体可通过无机强碱和弱有机酸的中和反应获得。在某些实施例中，可以限定酸和碱的摩尔比，如氢氧化锂和丙烯酸之间的摩尔比。例如，摩尔比可以是至少1：1000，至少1：500，至少1：300，至少1：200，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：将丙烯酸暴露于氢氧化物基以制备丙烯酸前驱体；纯化所述丙烯酸前驱体；所述纯化所述丙烯酸前驱体包括：将所述丙烯酸前驱体溶解在一种或多种溶剂中以形成溶液；将所述丙烯酸前驱体溶解在溶剂中后，重结晶所述丙烯酸前驱体；将所述重结晶的丙烯酸前驱体溶解在一种或多种第二溶剂中，以产生第二溶液。

【技术特征摘要】
2017.08.09 US US62/543,3411.一种方法，包括：将丙烯酸暴露于氢氧化物基以制备丙烯酸前驱体；纯化所述丙烯酸前驱体；所述纯化所述丙烯酸前驱体包括：将所述丙烯酸前驱体溶解在一种或多种溶剂中以形成溶液；将所述丙烯酸前驱体溶解在溶剂中后，重结晶所述丙烯酸前驱体；将所述重结晶的丙烯酸前驱体溶解在一种或多种第二溶剂中，以产生第二溶液。2.如权利要求1所述的方法，所述第二溶剂是极性非质子溶剂。3.如权利要求1或2任一项所述的方法，所述第二溶剂至少有一种是二氯甲烷；或四氢呋喃。4.如权利要求1至3任...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明慧，黃沛屾，任东，方艳，沈赟，于英超，
申请(专利权)人：浙江林奈新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33