一种溶剂型高分子磷酸盐及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于锂离子固态电池技术领域，具体涉及一种溶剂型高分子磷酸盐及其制备方法和应用，包括以下步骤：S1、取间苯二甲酸二甲酯

【技术实现步骤摘要】
一种溶剂型高分子磷酸盐及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于锂离子固态电池
，具体涉及一种溶剂型高分子磷酸盐及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]作为清洁能源的代表，锂电子电池由于其具有高能量比、高寿命、高额定电压、高功率承受力和自放电率低等特点，是最具有竞争力的电化学储能器件之一，目前被广泛应用于电动交通工具中。
[0003]随着时代的进步和科技的快速发展，人们对储能器件的要求也越来越高。但是，基于氧化物正极与石墨负极的传统锂离子电池的能量密度越来越接近其理论上限，同时，由于采用液态电解液，锂离子电池在充放电过程中不可避免地发生副反应，以及电池循环过程中电解液挥发、泄漏等现象均会导致电池容量的不可逆衰减，影响锂离子电池的使用寿命。此外，有机易燃电解液引起的安全问题，引发民众对液态锂离子电池的疑虑。
[0004]采用固体电解质材料取代以往的有机液体电解液，能够有效解决有机液体电解液挥发、泄露等安全问题，增大了电池的安全性能。然而，固态电池的电化学性能与传统电池差异较大，影响其电化学性能的主要原因是电解质的离子电导率以及电解质与正极材料之间固一固接触的界面电阻。因此，如何提高固体电解质的离子电导率，减小固体电解质和电极层之间固
‑
固界面电阻成为全固态电池的研究重点。
[0005]有鉴于此，本专利技术提供一种溶剂型高分子磷酸盐及其制备得到的固体电解质，以解决上述技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种溶剂型高分子磷酸盐及其制备方法和应用，本专利技术制备得到的溶剂型高分子磷酸盐具有较高的锂离子含量，活性高，因此特别适用于高容量固态电池的加工制造。
[0007]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种溶剂型高分子磷酸盐的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0008]S1、取间苯二甲酸二甲酯
‑5‑
磷酸锂与二元醇进行酯交换反应，制得间苯二甲酸二醇酯
‑5‑
磷酸锂；将所述间苯二甲酸二醇酯
‑5‑
磷酸锂与二元酸进行聚合反应，制得端羟基的低聚物二元醇；反应式如下：
[0009][0010]其中，所述二元醇为乙二醇、丁二醇、2
‑
甲基
‑
1,3
‑
丙二醇或3
‑
甲基
‑
1,5
‑
戊二醇，优选为所述二元醇为3
‑
甲基
‑
1,5
‑
戊二醇，所述二元酸为丁二酸、己二酸、癸二酸和二聚酸中的一种或多种，优选己二酸与癸二酸的混合物，摩尔比为2:3；
[0011]S2、将步骤S1得到的端羟基的低聚物二元醇依次与异氰酸酯和胺类扩链剂反应，反应得到所述高分子磷酸盐；其中，所述胺类扩链剂包括二胺类扩链剂和三胺类扩链剂。
[0012]进一步的，步骤S1中，所述酯交换反应在惰性气体氛围中加热条件下进行，所述间苯二甲酸二甲酯
‑5‑
磷酸锂与二元醇的摩尔比为1:2，所述加热的温度为200
‑
230℃，反应时间为4
‑
5h；
[0013]和/或，所述聚合反应在惰性气体氛围中加热条件下进行，所述间苯二甲酸二醇酯
‑5‑
磷酸锂与二元酸的摩尔比为2:1。所述加热的温度为190
‑
240℃，反应时间为6
‑
8h。
[0014]进一步的，步骤S1中，所述二元酸为己二酸和癸二酸的混合物，所述己二酸和癸二酸的摩尔比为2:3。
[0015]进一步的，步骤S1中，所述端羟基的低聚物二元醇与异氰酸酯反应时，反应的温度为80
‑
90℃，反应时间为4
‑
5h；
[0016]和/或，所述端羟基的低聚物二元醇与胺类扩链剂反应时，反应的温度为45
‑
55℃，反应时间为0.5
‑
1h。
[0017]进一步的，步骤S2中，所述端羟基的低聚物二元醇与异氰酸酯和胺类扩链剂反应时还添加了催化剂，所述催化剂为铋金属类催化剂，添加的量为130
‑
140ppm。
[0018]进一步的，步骤S2中，所述端羟基的低聚物二元醇与异氰酸酯和胺类扩链剂反应时还添加了用于改善黏度的溶剂，所述溶剂为NN
‑
二甲基乙酰胺(DMAC)和丁酮(MEK)的混合物，质量比为2:3。
[0019]进一步的，其特征在于，步骤S2中，所述端羟基的低聚物二元醇和异氰酸酯的摩尔比为3:4
‑
5；
[0020]和/或，所述胺类扩链剂的加入量与低聚物二元醇摩尔比为1:2.7
‑
5.4，所述二胺类扩链剂和三胺类扩链剂的摩尔比为4
‑
6:1。
[0021]进一步的，步骤S2中，所述异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)或液化二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)中的一种。优选的，所述异氰酸酯为异氟尔酮二异氰酸酯。
[0022]进一步的，步骤S2中，所述二胺类扩链剂为3、3
‑
二甲基
‑
4、4
‑
二氨基二环己基甲烷(DMDC)、异氟尔酮二胺(IPDA)、3、5
‑
二乙基甲苯二胺(E
‑
100)中的一种。二胺类扩链剂优选为3、3
‑
二甲基
‑
4、4
‑
二氨基二环己基甲烷(DMDC)；
[0023]进一步的，步骤S2中，所述三胺类扩链剂为二乙烯三胺。
[0024]本专利技术还提供一种上述的一种溶剂型高分子磷酸盐的制备方法制备得到的溶剂型高分子磷酸盐的在制备固体电解质的应用。
[0025]进一步的，将所述溶剂型高分子磷酸盐制备成固体电池的电解质的方法包括：溶液涂布法。
[0026]本专利技术的有益效果是：
[0027]本专利技术的溶剂型高分子磷酸盐，其锂离子在分子链段上的含量远高于普通聚氨酯树脂，并且可以根据需要来调整锂离子的含量，也可外加硫化锂来调整锂离子的含量，具有较高的锂离子含量，活性高，因此特别适用于高容量固态电池的加工制造。
附图说明
[0028]图1为本专利技术实施例2制备的高分子磷酸盐IR图谱；
[0029]图2为本专利技术实施例2制备的高分子磷酸盐IR图谱数据。
具体实施方式
[0030]下面结合附图进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。
[0031]实施例1端羟基的低聚物二元醇的制备：
[0032]将429Kg间苯二甲酸二甲酯
‑5‑
磷酸锂和354Kg甲基戊二醇投入聚酯反应釜，通氮气保护，在搅拌状态下缓慢升温至200℃，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种溶剂型高分子磷酸盐的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、取间苯二甲酸二甲酯
‑5‑
磷酸锂与二元醇进行酯交换反应，制得间苯二甲酸二醇酯
‑5‑
磷酸锂；将所述间苯二甲酸二醇酯
‑5‑
磷酸锂与二元酸进行聚合反应，制得端羟基的低聚物二元醇；其中，所述二元醇为乙二醇、丁二醇、2
‑
甲基
‑
1,3
‑
丙二醇或3
‑
甲基
‑
1,5
‑
戊二醇，所述二元酸为丁二酸、己二酸、癸二酸和二聚酸中的一种或多种；S2、将步骤S1得到的端羟基的低聚物二元醇依次与异氰酸酯和胺类扩链剂反应，反应得到所述高分子磷酸盐；其中，所述胺类扩链剂包括二胺类扩链剂和三胺类扩链剂。2.根据权利要求1所述的一种溶剂型高分子磷酸盐的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述酯交换反应在惰性气体氛围中加热条件下进行，所述间苯二甲酸二甲酯
‑5‑
磷酸锂与二元醇的摩尔比为1:2，所述酯交换反应的温度为200
‑
230℃，反应时间为4
‑
5h；所述聚合反应在惰性气体氛围中加热条件下进行，所述间苯二甲酸二醇酯
‑5‑
磷酸锂与二元酸的摩尔比为2:1，所述聚合反应的温度为190
‑
240℃，反应时间为6
‑
8h。3.根据权利要求1所述的一种溶剂型高分子磷酸盐的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述二元醇为3
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甲基
‑
1,5
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戊二醇；二元酸为己二酸和癸二酸的混合物，所述己二酸和癸二酸的摩尔比为2:3。4.根据权利要求1所述的一种溶剂型高分子磷酸盐的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述端羟基的低聚物二元醇与异氰酸酯反应时，反应的温度为80
‑
90℃，反应时间为4

【专利技术属性】
技术研发人员：魏小魏，易兴旺，
申请(专利权)人：重庆宏国聚材科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：