一种含离子液体的固态聚合物电解质及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种含离子液体的固态聚合物电解质及其制备方法，属于固态聚合物电解质技术领域。该电解质包括交联聚合物基体、锂盐或钠盐及离子液体，所述交联聚合物基体的结构如式(Ⅰ)所示。本发明专利技术提供的固态聚合物电解质通过氨基与环氧基固化反应制备，可得到含有不同醚链长度与交联度的固态聚合物电解质，同时固态聚合物电解质中含有大量的氢键，可以降低PEO链段的结晶度，进一步调节固态聚合物电解质的锂离子或钠离子传输性能与机械性能。质的锂离子或钠离子传输性能与机械性能。质的锂离子或钠离子传输性能与机械性能。

【技术实现步骤摘要】
一种含离子液体的固态聚合物电解质及其制备方法


[0001]本专利技术属于固态聚合物电解质
，涉及一种含离子液体的固态聚合物电解质及其制备方法。

技术介绍

[0002]固态电解质作为固态锂电池的关键材料，其性能的好坏决定了固态电池的性能。固态电解质通常分为无机固态电解质和固态聚合物电解质。相比于无机固态电解质，固态聚合物电解质具有更好的柔性、可加工性及界面相容性，聚合物结构的灵活性以及多种锂盐和添加剂的实用性为固态聚合物电解质的设计提供了更多选择。但是固态聚合物电解质存在室温锂离子电导率较低(10
‑7‑
10
‑6S
·
cm
‑1)，电化学窗口窄、同时其与电极界面相容性差等缺点制约了其大规模应用。
[0003]为提高固态聚合物电解质的室温离子电导率，通常需对其进行改性，如掺入添加剂、共混、共聚、交联等改性手段，以降低聚合物的结晶度及玻璃化转变温度。离子液体因其具有较高的离子电导率、较宽的电化学窗口、优异的热稳定性、无蒸气压及不易燃等优点而受到广泛关注。为进一步提高其机械性能以抑制锂枝晶的生长，通常构建交联结构。通过原位聚合制备固态聚合物电解质是解决其与电极的界面问题常见途径。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种含离子液体的固态聚合物电解质及其制备方法，该方法能提高固态聚合物电解质的电导率、拓宽电化学窗口，同时改善固态聚合物电解质与电极材料相容性差等问题，本专利技术提供的固态聚合物电解质的制备过程简单，无需使用催化剂、有机溶剂，无需复杂后处理，对环境绿色友好，适合大规模工业生产。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]本专利技术提供了一种含离子液体的固态聚合物电解质，包括交联聚合物基体、锂盐或钠盐及离子液体，所述交联聚合物基体的结构如式(Ⅰ)所示：
[0007][0008]其中，R包括不同二胺单体中的脂肪链或芳香环；
[0009]n为4～113的整数。
[0010]优选的式，所述交联聚合物基体由聚乙二醇二缩水甘油醚与二元胺类单体通过亲核加成反应原位聚合制备得到，其中，所述二元胺类单体包括脂肪族二元胺类单体和芳香族二元胺类单体，脂肪族二元胺类单体包括NH2‑
(CH2)
m
‑
NH2(m为2～30的整数)及其在不同位置含有不同碳链长度支链的脂肪族二胺单体；芳香族二胺单体包括联苯二胺、对苯二胺、间苯二胺、邻苯二胺、2
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甲基
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1,4
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苯二胺、2
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苯基
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苯二胺、2
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乙基
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1,4
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苯二胺、2
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苯二胺、2
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异丙基
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1,4
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苯二胺、2
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1,4
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苯二胺、2
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异丁基
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1,4
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苯二胺、2
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戊基
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1,4
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苯二胺、2
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氯
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1,4
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苯二胺、2
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溴
‑
1,4
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苯二胺、4,4
‑
联苯二胺、2,2'
‑
二甲基
‑
4,4'
‑
联苯二胺、1,4
‑
萘二胺、1,5
‑
萘二胺、2,6
‑
萘二胺、2
‑
苯基对苯二胺、2
‑
苯氧基对苯二胺；
[0011]所述聚乙二醇二缩水甘油醚(PEGDE)结构如(Ⅱ)所示：
[0012][0013]其中，n为4～113的整数，聚乙二醇二缩水甘油醚(PEGDE)的聚乙二醇相对分子质量为200～5000。
[0014]优选地，所述锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、高氯酸锂、二氟草酸硼酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂中的一种或几种。
[0015]优选地，所述钠盐为六氟磷酸钠、高氯酸钠、三氟甲基磺酸钠、双氟磺酰亚胺钠、双三氟甲烷磺酰亚胺钠中的一种或几种。
[0016]优选地，所述离子液体为咪唑类、吡啶类、哌啶类和吡咯类离子液体中的一种或多种。
[0017]优选地，所述咪唑类的离子液体选自1
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乙基
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甲基咪唑氯盐，1
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乙基
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甲基咪唑溴盐，1
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乙基
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甲基咪唑碘盐，1
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乙基
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甲基咪唑四氟硼酸盐，1
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乙基
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甲基咪唑六氟磷酸盐，1
‑
乙基
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甲基咪唑三氟甲磺酰亚胺盐，1
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乙基
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甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐，1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑硫酸乙酯盐，1
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乙基
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甲基咪唑高氯酸盐，1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑对甲基苯磺酸盐，1
‑
丙基
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甲基咪唑氯盐，1
‑
丙基
‑3‑
甲基四氟硼酸盐，1
‑
丙基
‑3‑
甲基咪唑六氟磷酸盐，1
‑
丙基
‑3‑
甲基咪唑三氟甲磺酰亚胺盐，1
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丙基
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甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐，1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐，1
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丁基
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甲基咪唑溴盐，1
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丁基
‑3‑
甲基咪唑碘盐，1
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丁基
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甲基咪唑硝酸盐，1
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甲基咪唑四氟硼酸盐，1
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丁基
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甲基咪唑六氟磷酸盐，1
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甲基咪唑甲磺酸盐，1
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甲基咪唑对甲基苯磺酸盐，1
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甲基咪唑磷酸二氢盐，1
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甲基咪唑硫氰酸盐，1
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丁基
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甲基咪唑三氟甲磺酰亚胺盐，1
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丁基
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甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐，1<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含离子液体的固态聚合物电解质，其特征在于，包括交联聚合物基体、锂盐或钠盐及离子液体，所述交联聚合物基体的结构如式(Ⅰ)所示：其中，R包括不同二胺单体中的脂肪链或芳香环；n为4～113的整数。2.根据权利要求1所述的一种含离子液体的固态聚合物电解质，其特征在于，所述交联聚合物基体由聚乙二醇二缩水甘油醚与二元胺类单体通过亲核加成反应原位聚合制备得到，其中，所述二元胺类单体包括脂肪族二元胺类单体和芳香族二元胺类单体，脂肪族二元胺类单体包括NH2‑
(CH2)
m
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NH2，m为2～30的整数，及其在不同位置含有不同碳链长度支链的脂肪族二胺单体；芳香族二胺单体包括联苯二胺、对苯二胺、间苯二胺、邻苯二胺、2
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甲基
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苯二胺、2
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苯基
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苯二胺、2
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苯二胺、4,4
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二甲基
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4,4'
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联苯二胺、1,4
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萘二胺、1,5
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萘二胺、2,6
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萘二胺、2
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苯基对苯二胺、2
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苯氧基对苯二胺；所述聚乙二醇二缩水甘油醚(PEGDE)结构如(Ⅱ)所示：其中，n为4～113的整数，聚乙二醇二缩水甘油醚(PEGDE)的聚乙二醇相对分子质量为200～5000。3.根据权利要求1所述的一种含离子液体的固态聚合物电解质，其特征在于，所述锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、高氯酸锂、二氟草酸硼酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂中的一种或几种；所述钠盐优选为六氟磷酸钠、高氯酸钠、三氟甲基磺酸钠、双氟磺酰亚胺钠、双三氟甲烷磺酰亚胺钠中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的一种含离子液体的固态聚合物电解质，其特征在于，所述离子液体为咪唑类、吡啶类、哌啶类和吡咯类离子液体中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的一种含离子液体的固态聚合物电解质，其特征在于，所述咪唑类的离子液体选自1
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乙基
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甲基咪唑氯盐，1
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乙基
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甲基咪唑溴盐，1
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乙基
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甲基咪唑
碘盐，1
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甲基咪唑四氟硼酸盐，1
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乙基
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甲基咪唑六氟磷酸盐，1
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甲基咪唑三氟甲磺酰亚胺盐，1
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乙基
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甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐，1
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乙基
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甲基咪唑硫酸乙酯盐，1
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乙基
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甲基咪唑高氯酸盐，1
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甲基咪唑对甲基苯磺酸盐，1
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丙基
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甲基咪唑氯盐，1
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丙基
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甲基四氟硼酸盐，1
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甲基咪唑六氟磷酸盐，1
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甲基咪唑三氟甲磺酰亚胺盐，1
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丙基
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甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐，1
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丁基
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甲基咪唑氯盐，1
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丁基
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甲基咪唑溴盐，1
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丁基
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甲基咪唑碘盐，1
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丁基
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甲基咪唑硝酸盐，1
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丁基
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甲基咪唑四氟硼酸盐，1
‑
丁基
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甲基咪唑六氟磷酸盐，1
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丁基
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甲基咪唑甲磺酸盐，1
‑
丁基
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甲基咪唑对甲基苯磺酸盐，1
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丁基
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甲基咪唑磷酸二氢盐，1
‑
丁基
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甲基咪唑硫氰酸盐，1
‑
丁基
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甲基咪唑三氟甲磺酰亚胺盐，1
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丁基
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甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐，1
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甲基咪唑双氰胺盐，1
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己基
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甲基咪唑六氟磷酸盐，1
‑
辛基
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甲基咪唑四氟磷酸盐，1
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癸基
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甲基咪唑高氯酸盐，1
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十二烷
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甲基咪唑氯盐，1
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十二烷
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甲基咪唑四氟磷酸盐，1
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十二烷
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甲基咪唑六氟磷酸盐，1
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十四烷基
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甲基咪唑溴盐，1
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十四烷基
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甲基咪唑六氟磷酸盐，1
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丁基
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二甲基咪唑溴盐，1
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二甲基咪唑六氟磷酸盐，1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪，李胜海，郑吉富，张所波，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：