离子型聚合物电解质LiPSBI及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种离子型聚合物电解质LiPSBI及其制备方法和应用，属于锂离子电池技术领域。本发明专利技术采用4,4

【技术实现步骤摘要】
离子型聚合物电解质LiPSBI及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种离子型聚合物电解质LiPSBI及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]如今，锂二次电池已经成为广泛应用的能量储存和转换的元件，移动通讯设备和新能源电动汽车的发展都依赖于电池系统所提供的能量。但是传统聚烯烃隔膜对电解液浸润性差、受热易收缩以及小分子锂盐电解质存在浓差极化等问题，严重影响了锂二次电池的性能和安全。
[0003]离子型导电固态聚合物电解质因其热稳定性、化学稳定性、和良好的加工性能而受到广泛关注。特别是SIC
‑
SPEs通过限制阴离子的迁移，能有效抑制锂枝晶的形成，提高电池的安全性。但大多数含有简单官能团的离子型导电固态聚合物电解质，其室温离子电导率低，难以进行实际应用。尽管在固态聚合物电解质体系中添加适量有机溶剂(EC、PC、DMC、DEC等)作为增塑剂，可以得到离子电导率大幅提高的离子型导电凝胶聚合物电解质，但是仍然与商业化的双离子隔膜/电解质体系有一定的差距。
[0004]基于上述理由，提出本申请。

技术实现思路

[0005]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离子型聚合物电解质LiPSBI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。
[0006]为了实现本专利技术的上述第一个目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种离子型聚合物电解质LiPSBI的制备方法，所述方法具体包括如下步骤：
[0008](1)OX
‑
BMSI的合成
[0009]按配比依次称取对甲基苯磺酰、氢氧化钾于反应瓶中，然后加入去离子水搅拌至完全溶解；调节所得溶液温度至75
‑
85℃，再按配比称取4,4
’‑
氧双(苯磺酰氯)，分批次缓慢加入到所述反应瓶中；待添加完毕后，调节反应温度为90
‑
100℃恒温反应10
‑
15h；
[0010]反应结束后，趁热向所得产物中加入稀盐酸溶液，调节产物的pH至7；接着将所得产物抽滤，收集滤液，继续向所述滤液中添加稀盐酸溶液调节所述滤液pH至1，得到乳白色沉淀物，离心收集白色沉淀，重结晶，得到二(双磺酰亚胺)苯二甲基前驱体OX
‑
BMSI；
[0011](2)OX
‑
BCSI的合成
[0012]按配比称取步骤(1)所述OX
‑
BMSI和氢氧化钾，依次加入到配备有分水器的双颈烧瓶1中，然后加入去离子水，完全溶解后将体系升温至85
‑
95℃，通入冷凝水；随后在85
‑
95℃条件下缓慢地向所述双颈烧瓶1中加入高锰酸钾，待添加完毕后，恒温搅拌反应10
‑
15h；待反应结束后，冷却至室温，将所得产物抽滤，向滤液中滴加过量的浓盐酸，静置，再次抽滤，得到粗产物，最后重结晶，烘干，得到所述的二(双磺酰亚胺)苯二羧酸前驱体OX
‑
BCSI；
[0013](3)LiPSBI的合成
[0014]按配比分别称取4,4
’‑
二氨基二苯砜和OX
‑
BCSI，依次放入配备有分水器的双颈烧瓶2中，然后再按配比加入无水氯化锂，通入冷凝水，并使反应体系充满惰性气体；然后在惰性氛围条件下依次向所述双颈烧瓶2中注入无水氮甲基吡咯烷酮(NMP)、吡啶(Py)和亚磷酸三苯酯(TPP)，室温搅拌溶解；接着将反应体系加热升温至95
‑
105℃，恒温反应20
‑
30h；
[0015]待反应结束后，冷却到室温，将所得产物缓慢倒入过量的无水甲醇中，边倒边搅拌甲醇溶液，直至白色固体完全析出；抽滤，除掉滤液，保留滤饼，洗涤，得到白色产物；干燥；将干燥产物取出，充分锂化后抽滤，洗涤所得滤饼，烘干，得到所述的离子型聚合物电解质LiPSBI。
[0016]进一步地，上述技术方案步骤(1)中，所述对甲基苯磺酰胺与氢氧化钾的摩尔比为1：1。
[0017]进一步地，上述技术方案步骤(1)中，所述对甲基苯磺酰胺与4,4
’‑
氧双(苯磺酰氯)的摩尔比为4：1。
[0018]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，只要能实现对甲基苯磺酰和氢氧化钾的均匀溶解即可。在本专利技术的一个优选实施例中，所述对甲基苯磺酰胺与去离子水的用量比为0.048mol：15mL。
[0019]进一步地，上述技术方案步骤(1)中，所述反应温度优选为95℃，所述反应时间优选为12h。
[0020]进一步地，上述技术方案步骤(2)中，所述OX
‑
BMSI与氢氧化钾的摩尔比为1：2。
[0021]进一步地，上述技术方案步骤(2)中，所述去离子水的用量可不做具体限定，只要能实现OX
‑
BMSI和氢氧化钾的均匀溶解即可。在本专利技术的一个优选实施例中，所述对OX
‑
BMSI与去离子水的用量比为0.006mol：200mL。
[0022]进一步地，上述技术方案步骤(2)中，所述OX
‑
BMSI与高锰酸钾的摩尔比为2：1。
[0023]进一步地，上述技术方案步骤(2)中，所述高锰酸钾的加入时间不超过2h。
[0024]进一步地，上述技术方案步骤(2)中，所述静置的时间为20
‑
40min。
[0025]进一步地，上述技术方案步骤(3)中，所述4,4
’‑
二氨基二苯砜与OX
‑
BCSI的摩尔比为1：1。
[0026]进一步地，上述技术方案步骤(3)中，所述无水氯化锂与OX
‑
BCSI的摩尔比为4：1。
[0027]进一步地，上述技术方案步骤(3)中，所述惰性气体优选为纯净的氩气。
[0028]进一步地，上述技术方案步骤(3)中，所述NMP、Py与TPP的体积比为20：15：(5
‑
10)。
[0029]进一步地，上述技术方案步骤(3)中，所述OX
‑
BCSI与NMP的用量比为(1
‑
5)mmol：20mL。
[0030]进一步地，上述技术方案步骤(3)中，所述反应温度优选为100℃，反应时间优选为24h。
[0031]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离子型聚合物电解质LiPSBI。
[0032]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离子型聚合物电解质LiPSBI在制备新型离子型聚合物电解质多孔膜NSIPM中的应用。
[0033]一种新型离子型聚合物电解质多孔膜NSIPM的制备方法，步骤如下：
[0034]按配比依次将离子型导电聚合物电解质LiPSBI和聚偏本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离子型聚合物电解质LiPSBI的制备方法，其特征在于：所述方法具体包括如下步骤：(1)OX
‑
BMSI的合成按配比依次称取对甲基苯磺酰、氢氧化钾于反应瓶中，然后加入去离子水搅拌至完全溶解；调节所得溶液温度至75
‑
85℃，再按配比称取4,4
’‑
氧双(苯磺酰氯)，分批次缓慢加入到所述反应瓶中；待添加完毕后，调节反应温度为90
‑
100℃恒温反应10
‑
15h；反应结束后，趁热向所得产物中加入稀盐酸溶液，调节产物的pH至7；接着将所得产物抽滤，收集滤液，继续向所述滤液中添加稀盐酸溶液调节所述滤液pH至1，得到乳白色沉淀物，离心收集白色沉淀，重结晶，得到二(双磺酰亚胺)苯二甲基前驱体OX
‑
BMSI；(2)OX
‑
BCSI的合成按配比称取步骤(1)所述OX
‑
BMSI和氢氧化钾，依次加入到双颈烧瓶1中，然后加入去离子水，完全溶解后将体系升温至85
‑
95℃，通入冷凝水；随后在85
‑
95℃条件下缓慢地向所述双颈烧瓶1中加入高锰酸钾，待添加完毕后，恒温搅拌反应10
‑
15h；待反应结束后，冷却至室温，将所得产物抽滤，向滤液中滴加过量的浓盐酸，静置，再次抽滤，得到粗产物，最后重结晶，烘干，得到所述的二(双磺酰亚胺)苯二羧酸前驱体OX
‑
BCSI；(3)LiPSBI的合成按配比分别称取4,4
’‑
二氨基二苯砜和OX
‑
BCSI，依次放入双颈烧瓶2中，然后再按配比加入无水氯化锂，通入冷凝水，并使反应体系充满惰性气体；然后在惰性氛围条件下依次向所述双颈烧瓶2中注入无水氮甲基吡咯烷酮(NMP)、吡啶(Py)和亚磷酸三苯酯(TPP)，室温搅拌溶解；接着将反应体系加热升温至95
‑
105℃，恒温反应20
‑
30h；待反...

【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：