一种自愈合网状聚合物电解质及其制备方法和应用、聚合物锂电池技术

本发明专利技术涉及聚合物锂电池技术领域，尤其涉及一种自愈合网状聚合物电解质及其制备方法和应用、聚合物锂电池。本发明专利技术提供了一种自愈合网状聚合物电解质，以质量份数计，包括以下制备原料：离子液体3～10份，聚乙二醇二丙烯酸酯40～70份，二硫醚二丙烯酸酯1～10份，交联剂1～5份，扩链剂3～10份，碱1～5份，锂盐20～30份，光引发剂1～10份和溶剂90～110份；所述交联剂和扩链剂中均包括巯基。所述自愈合网状聚合物电解质在室温下电导率高、界面接触稳定且无需外部刺激即可实现自愈。无需外部刺激即可实现自愈。无需外部刺激即可实现自愈。

【技术实现步骤摘要】
一种自愈合网状聚合物电解质及其制备方法和应用、聚合物锂电池


[0001]本专利技术涉及聚合物锂电池
，尤其涉及一种自愈合网状聚合物电解质及其制备方法和应用、聚合物锂电池。

技术介绍

[0002]智能手环和智能眼镜等可穿戴电子设备越来越受人们欢迎，然而，传统的锂电池由于柔韧性差和能量密度低而难以用于可穿戴设备。因此，科研工作者广泛研究具有高能量密度和良好柔韧性的柔性固态锂电池，来满足消费者对可穿戴设备的需求。固态电解质作为柔性锂电池的关键部件，在实际应用中不可避免地受到拉伸、扭曲和弯曲等外力作用，从而导致微裂纹和断裂，阻碍了固态电解质内部锂离子的传输，严重影响了固态电解质电池性能和循环性能。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种自愈合网状聚合物电解质及其制备方法和应用、聚合物锂电池，所述自愈合网状聚合物电解质在室温下电导率高、界面接触稳定且无需外部刺激即可实现自愈。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种自愈合网状聚合物电解质，以质量份数计，包括以下制备原料：离子液体3～10份，聚乙二醇二丙烯酸酯40～70份，二硫醚二丙烯酸酯1～10份，交联剂1～5份，扩链剂3～10份，碱1～5份，锂盐20～30份，光引发剂1～10份和溶剂90～110份；
[0006]所述交联剂和扩链剂中均包括巯基。
[0007]优选的，所述离子液体包括1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1
‑
己基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑三氟甲磺酸盐、2,3
‑
二甲基
‑1‑
丙基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)酰亚胺、1
‑
丁基
‑1‑
甲基哌啶双(三氟甲磺酰)亚胺盐和1
‑
辛基
‑3‑
甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐中的一种或多种。
[0008]优选的，所述二硫醚二丙烯酸酯包括双(4
‑
乙烯基苯基)二硫醚和/或二硫醚二甲基丙烯酸酯。
[0009]优选的，所述交联剂包括四(3
‑
巯基丙酸)季戊四醇酯、六(3
‑
巯基丙酸)二季戊四醇酯和三羟甲基丙烷三(3
‑
巯基丙酸酯)中的一种或多种。
[0010]优选的，所述扩链剂包括3,6
‑
二氧杂
‑
1,8
‑
辛烷二硫醇、1,8
‑
辛二硫醇、1,10
‑
癸二硫醇、1,4
‑
丁二硫醇、1,2
‑
乙二硫醇、1,16
‑
十六烷二硫醇、1,5
‑
戊二硫醇和1,6
‑
己二硫醇中的一种或多种；
[0011]所述光引发剂包括2,2
‑
二甲氧基
‑2‑
苯基苯乙酮、4
‑
甲基二苯甲酮和1
‑
羟基环己基苯基甲酮中的一种或多种。
[0012]优选的，所述碱包括正丁胺、叔丁胺、正丙胺、叔戊胺和异丁胺中的一种或多种；
[0013]所述锂盐包括LiPF6、LiClO4、LiTFSI、LiFSI、LiBOB和LiDFOB中的一种或多种。
[0014]本专利技术还提供了上述技术方案所述自愈合网状聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：
[0015]将离子液体、聚乙二醇二丙烯酸酯、二硫醚二丙烯酸酯、交联剂、扩链剂、锂盐和溶剂混合后，与光引发剂和碱混合，得到前驱体溶液；
[0016]将所述前驱体溶液进行UV固化，得到所述自愈合网状聚合物电解质。
[0017]优选的，所述UV固化的照射波长为100～380nm，照射光强为10～200mW
·
cm
‑2，时间为0.5～10h。
[0018]本专利技术还提供了上述技术方案所述自愈合网状聚合物电解质或上述技术方案所述的制备方法制备得到的自愈合网状聚合物在聚合物锂电池中的应用。
[0019]本专利技术还提供了一种聚合物锂电池，包括正极、负极和电解质，所述电解质为上述技术方案所述自愈合网状聚合物电解质或上述技术方案所述的制备方法制备得到的自愈合网状聚合物。
[0020]本专利技术提供了一种自愈合网状聚合物电解质，以质量份数计，包括以下制备原料：离子液体3～10份，聚乙二醇二丙烯酸酯40～70份，二硫醚二丙烯酸酯1～10份，交联剂1～5份，扩链剂3～10份，碱1～5份，锂盐20～30份，光引发剂1～10份和溶剂90～110份；所述交联剂和扩链剂中均包括巯基。所述二硫醚二丙烯酸酯和聚乙二醇二丙烯酸酯中的碳碳双键与交联剂和扩链剂的巯基之间会发生硫醇
‑
烯点击反应，使所述自愈合网状聚合物电解质具有二硫键网络状结构，而动态二硫键可以使电解质膜在室温下无需外部刺激即可实现自愈。所述离子液体具有良好的离子传输性和阻燃性，不仅加快了锂离子的传输而且具有良好的阻燃性，在不降低膜机械性能的前提下提高了室温下电解质膜的电导率且电解质膜与锂金属负极良好的界面相容性，降低了界面的阻抗，从而提高了电池的循环性能和倍率性能。根据实施例的记载，本专利技术所述的自愈合网状聚合物电解质在室温下离子电导率达到1.13
×
10
‑4S
·
cm
‑1；利用所述自愈合网状聚合物电解质作为电解质组装成的磷酸铁锂电池，在0.1C倍率下，放电比容量达到160mAh
·
g
‑1。
[0021]本专利技术还提供了上述技术方案所述自愈合网状聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：将离子液体、聚乙二醇二丙烯酸酯、二硫醚二丙烯酸酯、交联剂、扩链剂、锂盐和溶剂混合后，与光引发剂和碱混合，得到前驱体溶液；将所述前驱体溶液进行UV固化，得到所述自愈合网状聚合物电解质。所述UV固化可以促进硫醇
‑
烯点击反应的发生；同时所述制备方法操作简单，条件温和，成本低。
附图说明
[0022]图1为实施例1得到的自愈合网状聚合物电解质、四(3
‑
巯基丙酸)季戊四醇酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二苯二硫醚双(2
‑
甲基丙烯酰胺)和3,6
‑
二氧杂
‑
1,8
‑
辛烷二硫醇的红外光谱图；
[0023]图2为实施例1制备得到的自愈合网状聚合物电解质的实物图和SEM图；
[0024]图3为实施例1制备得到的自愈合网状聚合物电解质膜和静置24小时自愈后的自愈合网状聚合物电解质膜的离子电导率随温度变化图；
[0025]图4为实施例1制备的自愈合网状聚合物电解质为电解质组装的扣式电池的室温
循环测试图；
[0026]图5为实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自愈合网状聚合物电解质，其特征在于，以质量份数计，包括以下制备原料：离子液体3～10份，聚乙二醇二丙烯酸酯40～70份，二硫醚二丙烯酸酯1～10份，交联剂1～5份，扩链剂3～10份，碱1～5份，锂盐20～30份，光引发剂1～10份和溶剂90～110份；所述交联剂和扩链剂中均包括巯基。2.如权利要求1所述的自愈合网状聚合物电解质，其特征在于，所述离子液体包括1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1
‑
己基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑三氟甲磺酸盐、2,3
‑
二甲基
‑1‑
丙基咪唑鎓双(三氟甲磺酰基)酰亚胺、1
‑
丁基
‑1‑
甲基哌啶双(三氟甲磺酰)亚胺盐和1
‑
辛基
‑3‑
甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐中的一种或多种。3.如权利要求1所述的自愈合网状聚合物电解质，其特征在于，所述二硫醚二丙烯酸酯包括双(4
‑
乙烯基苯基)二硫醚和/或二硫醚二甲基丙烯酸酯。4.如权利要求1所述的自愈合网状聚合物电解质，其特征在于，所述交联剂包括四(3
‑
巯基丙酸)季戊四醇酯、六(3
‑
巯基丙酸)二季戊四醇酯和三羟甲基丙烷三(3
‑
巯基丙酸酯)中的一种或多种。5.如权利要求1所述的自愈合网状聚合物电解质，其特征在于，所述扩链剂包括3,6
‑
二氧杂
‑
1,8
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢海明，陈凯，刘军，
申请(专利权)人：吉林省翰驰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：