一种具有阻燃功能的聚合物电解质及其制备与应用制造技术

本发明专利技术属于聚合物电解质领域，公开了一种具有阻燃功能的聚合物电解质及其制备与应用，该聚合物电解质包括金属盐以及以六苯酚氨基环磷腈为内核、聚乙二醇二缩水甘油醚为交联臂构成的交联聚合物，其中，所述交联聚合物具有如下所示化学结构式，式中n为4～113的整数。本发明专利技术通过对该聚合物电解质中的关键结构及组成、相应制备方法的整体流程工艺设计等进行改进，得到可应用于锂离子电池等金属离子电池的具有阻燃功能的聚合物电解质的，与现有技术相比能够有效解决聚合物电解质离子电导率低，机械性能较差，易燃烧爆炸等安全问题。

【技术实现步骤摘要】
一种具有阻燃功能的聚合物电解质及其制备与应用
本专利技术属于聚合物电解质领域，更具体地，涉及一种具有阻燃功能的聚合物电解质及其制备与应用。
技术介绍
以锂离子电池为代表的金属离子电池，电解质是影响锂离子电池性能的重要因素之一。当前，商业化的锂电池仍然以液态电解质为主，但液态电解质中的大量有机溶剂存在易燃易爆等隐患，给锂离子电池的安全性提出了严峻挑战。固态电解质相对于液态电解质具有能量密度高、质轻、机械强度高等优点，特别是固态聚合物电解质可以根据不同性能要求进行合理设计，从而获得功能化的电解质。基于以上优点，聚合物电解质成为未来电解质材料的重要发展方向之一。聚氧化乙烯基电解质是研究最早的一类聚合物电解质，但其室温离子电导率低、机械性能欠佳以及易燃等问题仍有待解决。如果能够设计一种具有阻燃功能的聚合物电解质则有望解决这一难题：当锂电池热失控或有明火加热时，材料赋予的阻燃特性可以抑制聚合物电解质燃烧，有效地避免电池燃烧爆炸。另一方面，为了提高聚氧化乙烯基电解质的机械性能，掺杂无机填料是一种常用策略。然而无机填料与聚合物基质难以相容，导致无机填料分布不均匀，无法有效抑制锂枝晶生长。Li等人(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有阻燃功能的聚合物电解质，其特征在于，该聚合物电解质包括金属盐以及以六苯酚氨基环磷腈为内核、聚乙二醇二缩水甘油醚为交联臂构成的交联聚合物，其中，所述交联聚合物具有如下所示化学结构式：

【技术特征摘要】
1.一种具有阻燃功能的聚合物电解质，其特征在于，该聚合物电解质包括金属盐以及以六苯酚氨基环磷腈为内核、聚乙二醇二缩水甘油醚为交联臂构成的交联聚合物，其中，所述交联聚合物具有如下所示化学结构式：该化学结构式中，n为4～113的整数。2.如权利要求1所述具有阻燃功能的聚合物电解质，其特征在于，所述交联聚合物主要是由六苯酚氨基环磷腈(HCP)和聚乙二醇二缩水甘油醚(PEGDE)反应得到；其中，所述六苯酚氨基环磷腈(HCP)的化学结构式如下：所述聚乙二醇二缩水甘油醚(PEGDE)的化学结构式如下：其中，n为4～113的整数；并且，所述聚乙二醇二缩水甘油醚(PEGDE)的聚乙二醇的相对分子质量为200～5000。3.如权利要求1所述具有阻燃功能的聚合物电解质，其特征在于，所述金属盐为锂盐，所述锂盐为双三氟甲基磺酰亚胺锂、高氯酸锂和六氟磷酸锂的一种或几种；优选的，记为一个聚氧化乙烯基单元，则，所述金属盐中金属元素的物质的量与所述交联聚合物中所述聚氧化乙烯基单元的总物质的量两者之比满足1:5～1:30。4.制备如权利要求1－3任意一项所述具有阻燃功能的聚合物电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将六氯环三磷腈和乙酰氨基苯酚溶解于有机溶剂中，加入碱，并搅拌回流反应，得到反应液；(2)将步骤(1)得到的所述反应液与沉淀剂混合形成沉淀，过滤干燥得到六乙酰胺基苯酚环磷腈；(3)将步骤(2)得到的所述六乙酰胺基苯酚环磷腈溶解于有机溶剂中，加入碱，并搅拌回流反应，反应结束后过滤得到六苯酚氨基环磷腈(HCP)；(4)将聚乙二醇加热熔融后，向熔融的聚乙二醇中加入碱、环氧氯丙烷和水，加热反应得到聚乙二醇二缩水甘油醚(PEGDE)；(5)将步骤(3)得到的所述六苯酚氨基环磷腈(HCP)、步骤(4)得到的所述聚乙二醇二缩水甘油醚(PEGDE)与金属盐一同溶解在有机溶剂中，然后进行加热固化反应，干燥后即可得到具有阻燃功能的聚合物电解质。5.如权利要求4所述制备方法，其特征在于，制得的所述具有阻燃功能的聚合物电解质具体为薄膜形的具有阻燃功能的聚合物电解质，薄膜的厚度优选为50～300微米；所述步骤(5)具体是：先将步骤(3)得到的所述六苯酚氨基环磷腈(HCP)和步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛志刚，左偲，杨梦玲，刘承美，周兴平，王志军，陈功，解孝林，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42