一种sp3杂化硼基单离子聚合物锂盐DDBSB-Li及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种sp3杂化硼基单离子聚合物锂盐DDBSB

【技术实现步骤摘要】
一种sp3杂化硼基单离子聚合物锂盐DDBSB
‑
Li及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于锂金属电池
，具体涉及一种sp3杂化硼基单离子聚合物锂盐DDBSB
‑
Li及其制备方法和应用，特别是在制备高电导率磺酸锂/sp3硼锂双离子型纳米纤维单离子聚合物电解质膜es
‑
DDBSB
‑
Li中的应用。

技术介绍

[0002]聚合物电解质的导电机制高度依赖于主体聚合物的结构和化学性质，这在前人的研究工作中已得到广泛的探索。提高离子导电率的一种简单方法是引入更多的盐提高锂盐浓度，由此增加可移动离子的数量。此外，为了加速锂离子的传输，应通过扩大阴离子部分的电荷分布来减少阴离子和锂离子之间的离子缔合。sp3杂化硼是一种具有较强电荷离域性的锂盐。具有四面体结构，使得硼原子表面的电负性被分散，锂离子与聚合物链相互作用后容易被解离，因而被广泛应用于高性能的单离子聚合物电解质。芳香族共轭基团的引入会导致阴离子部分负电荷的离域，增加离子电导率。硼酸盐阴离子具有三维交联结构的聚合物网络是人工保护层的优先选择，因为三维交联结构具有优良的机械强度和尺寸稳定性。
[0003]基于上述理由，为了改善现有技术中磺酸锂型单离子聚合物电解质电导率低的问题，特提出本申请。

技术实现思路

[0004]基于上述理由，针对现有技术中存在的问题或缺陷，本专利技术的目的在于提供一种sp3杂化硼基单离子聚合物锂盐DDBSB
‑
Li及其制备方法和应用，解决或至少部分解决现有技术中存在的上述技术缺陷。
[0005]为了实现本专利技术的上述其中一个目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种sp3杂化硼基单离子聚合物锂盐DDBSB
‑
Li的制备方法，所述方法具体包括如下步骤：
[0007](1)按配比将2,5
‑
二羟基苯磺酸钙、碳酸锂依次加入到去离子水中，混合搅拌反应10
‑
14h；反应结束后，将产物过滤，除去所得滤液中的溶剂，干燥，得到二羟基苯磺酸锂(DDBS
‑
Li)；
[0008](2)将步骤(1)所述DDBS
‑
Li溶于无水四氢呋喃(THF)中，得到DDBS
‑
Li溶液；将硼氢化锂四氢呋喃(LiBH4/THF)溶液稀释，得到稀释后的LiBH4/THF溶液；按配比将所述稀释后的LiBH4/THF溶液缓慢滴入DDBS
‑
Li溶液中，将所得混合液在惰性气氛条件下加热至40
‑
50℃恒温反应保持5
‑
7h；反应结束后，将所得产物过滤，洗涤，干燥，得到所述的sp3杂化硼基单离子聚合物锂盐DDBSB
‑
Li。
[0009]进一步地，上述技术方案，步骤(1)中所述2,5
‑
二羟基苯磺酸钙与碳酸锂的摩尔比为1：1。
[0010]进一步地，上述技术方案，步骤(1)中所述去离子水的用量可不做具体限定，只要能实现2,5
‑
二羟基苯磺酸钙与碳酸锂的均匀溶解即可。在本专利技术的一个优选实施例中，所述2,5
‑
二羟基苯磺酸钙与去离子水的用量比为0.01mol：80mL。
[0011]进一步地，上述技术方案，步骤(1)中所述搅拌反应时间优选为12h。
[0012]进一步地，上述技术方案，步骤(2)中所述DDBS
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Li溶液的浓度为0.1
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0.5mol/L。在本专利技术的一个优选实施例中，所述DDBS
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Li溶液的浓度为0.2mol/L。
[0013]进一步地，上述技术方案，步骤(2)中所述DDBS
‑
Li与硼氢化锂四氢呋喃溶液的用量比为(1
‑
5)mmol：(1
‑
3)mL。在本专利技术的一个优选实施例中，所述DDBS
‑
Li与硼氢化锂四氢呋喃的用量比为4mmol：1mL。
[0014]进一步地，上述技术方案，步骤(2)中LiBH4/THF溶液的滴入时间为30
‑
60min。在本专利技术的一个优选实施例中，所述滴入时间为40min。
[0015]进一步地，上述技术方案步骤(2)中，所述惰性气体优选为氩气。
[0016]进一步地，上述技术方案步骤(2)，在本专利技术的一个优选实施例中，所述反应温度为45℃，所述反应时间为6h。
[0017]本专利技术的第二个目的在于提供采用上述所述方法制备得到的sp3杂化硼基单离子聚合物锂盐DDBSB
‑
Li。
[0018]本专利技术的第三个目的在于提供采用上述所述方法制备得到的sp3杂化硼基单离子聚合物锂盐DDBSB
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Li在制备高电导率磺酸锂/sp3硼锂双离子型纳米纤维单离子聚合物电解质膜es
‑
DDBSB
‑
Li中的应用。
[0019]一种高电导率磺酸锂/sp3硼锂双离子型纳米纤维单离子聚合物电解质膜es
‑
DDBSB
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Li的制备方法，步骤如下：
[0020]按配比依次将sp3杂化硼基单离子聚合物锂盐DDBSB
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Li和聚偏氟乙烯
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六氟丙烯(PVDF
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HFP)溶解于N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)中，形成均质溶液；然后将所得溶液纺丝成膜，干燥，得到所述的高电导率磺酸锂/sp3硼锂双离子型纳米纤维单离子聚合物电解质膜es
‑
DDBSB
‑
Li。
[0021]进一步地，上述技术方案，所述sp3杂化硼基单离子聚合物锂盐DDBSB
‑
Li与PVDF
‑
HFP的质量比为1：2。
[0022]进一步地，上述技术方案，所述均质溶液的质量分数为15
‑
20％。
[0023]本专利技术的第四个目的在于提供上述所述方法制备得到的高电导率磺酸锂/sp3硼锂双离子型纳米纤维单离子聚合物电解质膜es
‑
DDBSB
‑
Li。
[0024]本专利技术的第五个目的在于提供上述所述方法制备得到的高电导率磺酸锂/sp3硼锂双离子型纳米纤维单离子聚合物电解质膜es
‑
DDBSB
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Li在锂金属电池中的应用。
[0025]一种锂金属电池，包括正极片、负极片、隔膜以及电解质，所述隔膜为本专利技术上述所述的高电导率磺酸锂/sp3硼锂双离子型纳米纤维单离子聚合物电解质膜es
‑
DDBSB
‑
Li。
[0026]进一步地，上述技术方案，所述正极片包括正极活性材料、导电材料和粘结剂。其中，正极活性材料为磷酸铁锂(LiFePO4)、钴酸锂(L本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种sp3杂化硼基单离子聚合物锂盐DDBSB
‑
Li的制备方法，其特征在于：所述方法具体包括如下步骤：(1)按配比将2,5
‑
二羟基苯磺酸钙、碳酸锂依次加入到去离子水中，混合搅拌反应10
‑
14h；反应结束后，将产物过滤，除去所得滤液中的溶剂，干燥，得到二羟基苯磺酸锂(DDBS
‑
Li)；(2)将步骤(1)所述DDBS
‑
Li溶于无水四氢呋喃(THF)中，得到DDBS
‑
Li溶液；将硼氢化锂四氢呋喃(LiBH4/THF)溶液稀释，得到稀释后的LiBH4/THF溶液；按配比将所述稀释后的LiBH4/THF溶液缓慢滴入DDBS
‑
Li溶液中，将所得混合液在惰性气氛条件下加热至40
‑
50℃恒温反应保持5
‑
7h；反应结束后，将所得产物过滤，洗涤，干燥，得到所述的sp3杂化硼基单离子聚合物锂盐DDBSB
‑
Li。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中所述2,5
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二羟基苯磺酸钙与碳酸锂的摩尔比为1：1。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中所述DDBS
‑
Li与硼氢化锂四氢呋喃溶液的用量比为(1
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5)mmol：(1
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3)mL。4.权利要求1
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3任一项所述方法制备得到的sp3杂化硼基单离子聚合物锂盐DDBSB
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Li。5.权利要求1
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3任一项所述方法制备得到的sp3杂化硼基单离子聚合物锂盐DDBSB
‑
Li在制备高电导率磺酸锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑永超，赵玉娟，陈小丽，王茜，王菲，李海滨，
申请(专利权)人：山东正熵能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：