一种聚合物电解质、制备方法和在锂离子电池中应用技术

本发明专利技术提供了一种聚合物电解质、其制备方法及在锂离子电池中应用。首先利用点击反应(Click Reaction)合成所设计的烷基丙磺酸锂单体，然后使用不同化学溶剂和步骤纯化单体，再将纯化单体与聚合物基体、锂盐共混加热，经过在多孔纤维隔膜上刮涂并完全浸润、干燥，制得聚合物电解质膜。本发明专利技术所制备的聚合物电解质膜具有高的离子电导率和锂离子迁移数，并具有良好的电化学与机械稳定性，该方法对于提升锂离子电池安全性能和使用寿命具有显著效果。锂离子电池安全性能和使用寿命具有显著效果。锂离子电池安全性能和使用寿命具有显著效果。

【技术实现步骤摘要】
一种聚合物电解质、制备方法和在锂离子电池中应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种聚合物电解质、制备方法和在锂离子电池中应用。

技术介绍

[0002]随着能量存储技术在便携式电子设备、电动汽车和电网储能等领域快速更迭，具有高比容量、无记忆效应和循环寿命长等优点的锂离子电池受到广泛关注，在推进产业升级和国民经济健康、绿色发展方面发挥着重要作用。传统锂离子电池使用石墨作为负极(理论容量372 mAh/g)，液体电解质作为离子传输的介质，但是液体有机电解质存在易泄漏、易燃烧等安全隐患，而石墨负极则存在能量密度低的问题。
[0003]为了进一步提高锂离子电池的能量密度，采用锂金属(理论容量3860mAh/g)作为负极具有非常大的应用前景。但是由于锂金属的化学性质活泼，在电池充放电过程中易与液体电解质发生化学反应，形成不可逆的电解质界面层(SEI)，使容量不断下降。此外，锂金属负极表面凹凸不平，存在许多突起，由于尖端效应在突起处的电子电荷分布变多，导致更多的 Li
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被吸引而发生不均匀沉积形成锂枝晶和“死锂”本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚合物电解质，其特征在于：所述聚合物电解质包括以下组成部分以及相对于所述聚合物电解质总质量的组成比例：(1)10
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50wt％的磺酸锂化合物组分，所述磺酸锂化合物组分为第一磺酸锂型化合物与硅酸四烷基酯的缩合产物、以及任选的第二磺酸锂型化合物；硅酸四烷基酯对第一磺酸锂型化合物与第二磺酸锂型化合物之和的摩尔比为1：10
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50；第一磺酸锂型化合物和第二磺酸锂型化合物各自独立地由下式I、式II或式III表示：在式I中，R为H、甲基、C4
‑
C8烷基或硅酸烷基，优选R为H，条件是对于第一磺酸锂型化合物R＝H，优选地，n是选自2
‑
8的整数、优选选自4
‑
8的整数、优选4；在式II中，R1和R2全部为H，或者R1和R2其中之一为H、另一个为甲基，m为1、2、3或4；在式III中，R3为化学键、
‑
O
‑
或R4为H或甲基；优选R4为H；第一磺酸锂型化合物与第二磺酸锂型化合物相同或不同，优选相同；(2)10
‑
50wt％的聚合物基体，优选的所述聚合物基体为聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯基吡咯烷酮中的至少一种；
(3)10
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50wt％的锂盐，优选的所述锂盐为LiClO4、LiPF6、LiBF4、LiBOB、LiN(SO2CF3)2、LiCF3SO3和LiN(SO2CF2CF3)2中的至少一种；以及(4)任选地，10
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20wt％的极性非质子有机溶剂，优选地所述极性非质子有机溶剂为乙腈、丙酮、二甲基甲酰胺、四氢呋喃和二氯甲烷中的至少一种。2.根据权利要求1所述的电解质，其特征在于，第一磺酸锂型化合物与硅酸四烷基酯按照摩尔比为10
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50:1制备缩合产物，其中，相对于所述聚合物电解质的总质量，该缩合产物占比为10
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50wt％；优选地，将所述的聚合物电解质涂覆于支撑载体上形成聚合物电解质膜；优选的所述的支撑载体为20
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50μm厚度的多孔纤维隔膜；优选的所述多孔纤维隔膜为细菌纤维素膜、PVDF静电纺丝膜和PAN静电纺丝膜中的至少一种。3.根据权利要求1所述的电解质，其特征在于，所述硅酸四烷基酯的结构式为：其中，R5、R6、R7和R8相同或不同，并且各自独立地为C1
‑
C4烷基、优选甲基或乙基、优选乙基。4.制备如权利要求1
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3任一项所述的聚合物电解质的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将二醇、叔丁醇锂溶于极性非质子有机溶剂中，置入氮气氛围保护的常压反应器内，在温度50℃～90℃下加热搅拌1～10h；(2)向反应器中加入1,3
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丙磺酸内酯，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张卫新，张云龙，穆罕默德阿尔凡，杨则恒，唐伟建，黄小琴，赖纪东，苏建徽，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：