聚氧化乙烯梳状聚合物及其制备方法和应用技术

本申请属于电池技术领域，尤其涉及一种聚氧化乙烯梳状聚合物及其制备方法，以及一种电池功能层及其制备方法，一种二次电池。其中，聚氧化乙烯梳状聚合物的制备方法，包括以下步骤：将单端不饱和的短链聚乙二醇单体、单端不饱和的长链聚乙二醇单体和引发剂进行混合处理，得到前驱体浆料；所述长链聚乙二醇单体的平均分子量高于所述短链聚乙二醇单体的平均分子量；引发所述前驱体浆料发生聚合反应，得到聚氧化乙烯梳状聚合物。本申请聚氧化乙烯梳状聚合物的制备方法，简单高效，适用于工业化大规模生成和应用，制备的聚氧化乙烯梳状聚合物，通过聚乙二醇长短支链混排，提高聚合物的离子传导率。离子传导率。离子传导率。

【技术实现步骤摘要】
聚氧化乙烯梳状聚合物及其制备方法和应用


[0001]本申请属于电池
，尤其涉及一种聚氧化乙烯梳状聚合物及其制备方法，以及一种电池功能层及其制备方法，一种二次电池。

技术介绍

[0002]由于不可再生的化石能源正在减少，二次电池作为一种通过可逆的电化学行为进行能量存储的技术，已成为未来新能源的重要发展方向。其中，锂离子电池由于能量密度高，安全性好等优点，在移动设备、电动汽车、智能电网等领域取得了巨大发展。近年来，消费市场对高能量密度锂电池的需求日益迫切，更是极大推动了该领域的研究和开发。但是，传统的锂离子电池都是液体电池或凝胶电池，这类电池通过液态小分子传输锂离子，这种类型的液体电解质在高温下容易挥发造成电池的胀气甚至爆炸。
[0003]固态锂离子电池是能够从根本上解决传统液态锂离子电池安全性问题的下一代锂电池。固态电解质可分为有机固态电解质、无机固态电解质和复合固态电解质。其中，无机固态电解质，虽然具有较高的离子电导率，但其具有机械韧性差、界面问题严重、晶粒晶界对离子电导的阻碍、制备困难等问题。聚合物固态电解质，具有良好的界面接触、柔韧性完全凭借锂离子与高分子络合后的链段迁移实现离子传输，提高了电池安全性能，但常温下的低链段运动使其离子电导率较低。复合聚合物固态电解质，由于同时具有良好的界面相容性、机械性能、柔韧性和高的离子传导率，被认为有希望在未来投入实际应用。
[0004]目前，被广泛研究的固体电解质材料有聚氧化乙烯(PEO)，但是能够络合并且传导锂离子的聚氧化乙烯为半结晶聚合物，其熔点为65℃，而室温下更多的PEO链段是处于无法参与传输锂离子的晶区，因此一般高分子量PEO聚合物电解质的电导率都低于10
‑6S/cm。如何抑制PEO基电解质中高分子链的结晶一直是提高其离子电导率的主要研究方向。现有大部分的方法是通过交联或者是与其他有机链段共聚来抑制PEO主分子链的结晶，但是交联法会抑制链段运动，共聚法引入的其它有机链段通常离子传导率不如PEO链段，因此通常抑制PEO结晶会导致聚合物电解质离子传导率的下降。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种聚氧化乙烯梳状聚合物及其制备方法，以及一种电池功能层及其制备方法，一种二次电池，旨在一定程度上解决现有聚氧化乙烯聚合物离子传导率有待进一步提高的问题。
[0006]为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
[0007]第一方面，本申请提供一种聚氧化乙烯梳状聚合物的制备方法，包括以下步骤：
[0008]将单端不饱和的短链聚乙二醇单体、单端不饱和的长链聚乙二醇单体和引发剂进行混合处理，得到前驱体浆料；所述长链聚乙二醇单体的平均分子量高于所述短链聚乙二醇单体的平均分子量；
[0009]引发所述前驱体浆料发生聚合反应，得到聚氧化乙烯梳状聚合物。
[0010]进一步地，所述短链聚乙二醇单体和所述长链聚乙二醇单体的不饱和封端选自含双键基团或者环氧基团。
[0011]进一步地，所述长链聚乙二醇单体的平均分子量比所述短链聚乙二醇单体的平均分子量高500～1000。
[0012]进一步地，所述短链聚乙二醇单体中，
‑
CH2CH2O
‑
单元数量为3～12个。
[0013]进一步地，所述长链聚乙二醇单体中，
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CH2CH2O
‑
单元数量为10～12个。
[0014]进一步地，所述短链聚乙二醇单体、所述长链聚乙二醇单体的摩尔比为(1～4)：(1～2)。
[0015]进一步地，所述引发剂的摩尔量与所述短链聚乙二醇单体和所述长链聚乙二醇单体的总摩尔量之比为1：(10～100)。
[0016]进一步地，所述前驱体浆料中还包括碱金属盐。
[0017]进一步地，所述碱金属盐的摩尔量与所述短链聚乙二醇单体和所述长链聚乙二醇单体中
‑
CH2CH2O
‑
单元的摩尔量之比为1：(8～30)。
[0018]进一步地，所述环氧基团选自：5元环氧基团、4元环氧基团、3元环氧基团中的一种。
[0019]进一步地，所述含双键基团选自：丙烯酸酯聚乙二醇或者甲基丙烯酸酯聚乙二醇。
[0020]进一步地，所述碱金属盐包括阳离子和阴离子，其中，所述阳离子包括：Li
+
、Na
+
、K
+
、Ca
2+
、Mg
2+
、Zn
2+
、Al
3+
的一种；所述阴离子包括：六氟磷酸根、卤素阴离子、双三氟磺酰亚胺根、双氟磺酰亚胺根、草酸根、四氟硼酸根、二草酸硼酸根、高氯酸根中的至少一种。
[0021]进一步地，所述引发剂包括热引发剂或者光引发剂；其中，所述光引发剂包括：1173、184、907、TPO、TPO
‑
L、659、MBF、IHT
‑
PI 500、IHT
‑
PI 910、IHT
‑
PI 4265中的至少一种；所述热引发剂包括：过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种。
[0022]第二方面，本申请提供一种聚氧化乙烯梳状聚合物，所述聚氧化乙烯梳状聚合物由单端不饱和的长链聚乙二醇单体和单端不饱和的短链聚乙二醇单体聚合形成，包括柔性主链和接枝在所述柔性主链上的短链聚乙二醇支链和长链聚乙二醇支链，其中，所述短链聚乙二醇支链的长度比所述长链聚乙二醇支链的长度短；且所述短链聚乙二醇支链和所述长链聚乙二醇支链无规律排列。
[0023]第三方面，本申请提供一种电池功能层，所述电池功能层中包含有上述方法制备的聚氧化乙烯梳状聚合物，或者包含有上述的聚氧化乙烯梳状聚合物。
[0024]进一步地，所述电解质柔性骨架选自：纺织布、无纺布、多孔橡胶、多孔聚氨酯弹性体中的至少一种。
[0025]第四方面，本申请提供一种电池功能层的制备方法，包括以下步骤：
[0026]将单端不饱和的短链聚乙二醇单体、单端不饱和的长链聚乙二醇单体、引发剂和碱金属盐进行混合处理，得到前驱体浆料；所述长链聚乙二醇单体的平均分子量高于所述短链聚乙二醇单体的平均分子量；
[0027]将所述前驱体浆料与电池功能层材料结合，固化得到电池功能层。
[0028]进一步地，将所述前驱体浆料与电池功能层材料结合的步骤包括：将所述前驱体浆料与电解质柔性骨架结合，进行聚合反应，得到固态电解质。
[0029]进一步地，将所述前驱体浆料与电池功能层材料结合的步骤包括：将所述前驱体浆料与电极活性物质、导电剂、粘结剂和溶剂制成混合浆料后，沉积在集流体表面，进行聚合固化，得到电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚氧化乙烯梳状聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将单端不饱和的短链聚乙二醇单体、单端不饱和的长链聚乙二醇单体和引发剂进行混合处理，得到前驱体浆料；所述长链聚乙二醇单体的平均分子量高于所述短链聚乙二醇单体的平均分子量；引发所述前驱体浆料发生聚合反应，得到聚氧化乙烯梳状聚合物。2.如权利要求1所述的聚氧化乙烯梳状聚合物的制备方法，其特征在于，所述短链聚乙二醇单体和所述长链聚乙二醇单体的不饱和封端选自含双键基团或者环氧基团；和/或，所述长链聚乙二醇单体的平均分子量比所述短链聚乙二醇单体的平均分子量高500～1000；和/或，所述短链聚乙二醇单体中，
‑
CH2CH2O
‑
单元数量为3～12个；和/或，所述长链聚乙二醇单体中，
‑
CH2CH2O
‑
单元数量为10～12个；和/或，所述短链聚乙二醇单体、所述长链聚乙二醇单体的摩尔比为(1～4)：(1～2)；和/或，所述引发剂的摩尔量与所述短链聚乙二醇单体和所述长链聚乙二醇单体的总摩尔量之比为1：(10～100)；和/或，所述前驱体浆料中还包括碱金属盐。3.如权利要求2所述的聚氧化乙烯梳状聚合物的制备方法，其特征在于，所述环氧基团选自：5元环氧基团、4元环氧基团、3元环氧基团中的一种；和/或，所述含双键基团选自：丙烯酸酯基团或者甲基丙烯酸酯基团；和/或，所述碱金属盐的摩尔量与所述短链聚乙二醇单体和所述长链聚乙二醇单体中
‑
CH2CH2O
‑
单元的摩尔量之比为1：(8～30)。4.如权利要求2～3任一项所述的聚氧化乙烯梳状聚合物的制备方法，其特征在于，所述碱金属盐包括阳离子和阴离子，其中，所述阳离子包括：Li
+
、Na
+
、K
+
、Ca
2+
、Mg
2+
、Zn
2+
、Al
3+
的一种；所述阴离子包括：六氟磷酸根、卤素阴离子、双三氟磺酰亚胺根、双氟磺酰亚胺根、草酸根、四氟硼酸根、二草酸硼酸根、高氯酸根中的至少一种；和/或，所述引发剂包括热引发剂或者光引发剂；其中，所述光引发剂包括：1173、184、907、TPO、TPO
‑
L、659、MBF、IHT
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PI 500、IHT
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PI 910、IHT
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PI4265中的至少一种；所述热引发剂包括：过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓永红，谢东豪，王军，徐洪礼，池上森，王朝阳，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：