一种含酯基和醚键的低聚物制造技术

本发明专利技术涉及一种含酯基和醚键的低聚物

【技术实现步骤摘要】
一种含酯基和醚键的低聚物、制备方法、应用和凝胶电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂电池
，具体涉及一种含酯基和醚键的低聚物
、
制备方法
、
应用和凝胶电池及其制备方法
。

技术介绍

[0002]近年来，锂离子电池
(LIB)
因其高能量密度
、
高输出电压和长循环寿命而受到了广泛关注
。
然而，现有技术中广泛使用的液态电解质存在易挥发性
、
泄漏甚至爆炸等安全问题，从而限制了其在电动汽车中的应用
。
凝胶聚合物电解质
(GPE)
由于具有防止液体泄漏
、
柔性和抑制锂枝晶生长等优点，表现出了良好的发展前景，并有望成为液体电解质的替代品
。
其中，使用聚环氧乙烷
、
聚偏二氟乙烯
‑
六氟丙烯
、
聚甲基丙烯酸甲酯
、
聚丙烯腈
、
及它们的衍生物制备的凝胶电解质近年来得到了广泛的研究
。
但这些凝胶电解质的生产工艺需要先将聚合物制备成膜，然后吸收电解液形成凝胶，从而存在成本高
、
溶剂损耗大
、
制造工艺复杂等缺陷，阻碍了它们的大规模应用
。
[0003]现有技术中，还有通过原位聚合制备凝胶电解质的方法
。
具体过程为：将能完全溶解的单体
/
引发剂的液体电解质注入电芯中，然后通过热引发形成凝胶电解质
。
其中，包括聚丙烯腈
、
聚甲基丙烯酸甲酯和聚氰基丙烯酸乙酯在内的聚合物凝胶电解质都可以通过原位聚合制备得到
。
如现有文献报道的使用聚
(
乙二醇
)
二丙烯酸酯和乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯作为聚合单体，偶氮二异丁腈作为引发剂，原位聚合制备了电导率为
0.56mS/cm
的凝胶电解质
。
该种凝胶电解质能够有效地抑制锂枝晶的生长
。
但在实际应用过程中发现该凝胶电解质体系的交联度过高，从而导致机械稳定性差，且容易破裂
。
现有文献还有报道，通过使用聚乙二醇二丙烯酸酯为聚合单体，偶氮异丁腈为引发剂，并加入醋酸纤维素作为添加剂，成功制备了电导率为
8.81
×
10
‑
3S/cm
的凝胶电解质
。
在该凝胶电解质制备过程中发现，醋酸纤维素上的极性基团能促进锂盐的溶解并提高体系的热稳定性
。
但是在实际制备过程中发现，由于醋酸纤维素的溶解性较差且上面的羟基是不稳定的基团，极易发生副反应，从而限制了其应用
。
因此，开发出一种机械强度高，电化学性能好且能适应目前液态电池生产工艺的凝胶电解质体系是目前行业亟待解决的技术问题
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的之一在于提供一种含酯基和醚键的低聚物
、
制备方法和应用，以为凝胶锂电池提供一种新的低聚物；目的之二在于提供一种凝胶电池及其制备方法，以解决现有凝胶锂电池中的凝胶电解质存在机械稳定性和电化学性能差的问题
。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种含酯基和醚键的低聚物，结构通式如式Ⅰ所示：
[0007][0008]其中，
m
选自1～
10
之间的整数，
n
选自1～
100
之间的整数，
o
选自1～
100
之间的整数，
p
选自0～
100
之间的整数
。
[0009]优选的，所述低聚物通过丙烯酸甲酯
、
丙烯酸
‑2‑
苯氧基乙酯和聚乙二醇甲醚丙烯酸酯进行三元共聚得到
。
[0010]本专利技术还提供如本专利技术所述含酯基和醚键的低聚物的制备方法，包括以下步骤：
[0011]将丙烯酸甲酯
、
丙烯酸
‑2‑
苯氧基乙酯和聚乙二醇甲醚丙烯酸酯混合后加热引发聚合，制得低聚物；
[0012]反应式为：
[0013][0014]根据上述技术手段，通过采用丙烯酸酯基团相同的三种单体进行三元聚合得到含酯基和醚键的低聚物，由于三种单体上的丙烯酸酯基团相同，使得三种单体的反应活性相近，在加热和引发剂条件下，具有聚合难度低的优点
。
[0015]优选的，包括以下步骤：
[0016]S1、
将丙烯酸甲酯
、
丙烯酸
‑2‑
苯氧基乙酯和聚乙二醇甲醚丙烯酸酯三种单体加入有机溶剂中，得混合物
A
；
[0017]S2、
将混合物
A
加热至
40℃
～
77.2℃
，加入引发剂，继续反应
10
～
150min
，冷却得混合物
B
；
[0018]S3、
向混合物
B
中加入无机溶剂，使混合体系分层，取有机相并去除有机相中的有机溶剂，干燥得到含酯基和醚键的低聚物
。
[0019]优选的，所述引发剂选自偶氮二异丁腈
、
偶氮二异庚腈
、
偶氮二异丁酸二甲酯，过氧化二苯甲酰中的一种或多种
。
[0020]优选的，所述引发剂的添加量为
0.1wt
％～
1wt
％
。
[0021]其中，引发剂添加的质量百分含量为丙烯酸甲酯
、
丙烯酸
‑2‑
苯氧基乙酯和聚乙二醇甲醚丙烯酸酯总质量之和的
0.1wt
％～
1wt
％
。
[0022]优选的，所述有机溶剂为乙酸乙酯，乙酸乙酯与三种单体之和按
mL
：
g
计为
10
～
20
：1；所述无机溶剂为水
。
[0023]本专利技术还提供如本专利技术所述含酯基和醚键的低聚物的应用，所述含酯基和醚键的低聚物在凝胶电池中作为添加剂的应用
。
[0024]本专利技术还提供一种凝胶电池的制备方法，包括以下步骤：
[0025]S1、
将丙烯酸甲酯
、
丙烯酸
‑2‑
苯氧基乙酯和聚乙二醇甲醚丙烯酸酯加入有机溶剂中，加热至
40℃
～
77.2℃
，加入引发剂，继续反应
10
～
150min
，冷却后加入无机溶剂，使体系分层，取有机相并去除有机相中的有机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种含酯基和醚键的低聚物，其特征在于，结构通式如式Ⅰ所示：其中，
m
选自1～
10
之间的整数，
n
选自1～
100
之间的整数，
o
选自1～
100
之间的整数，
p
选自0～
100
之间的整数
。2.
根据权利要求1所述的含酯基和醚键的低聚物，其特征在于，所述低聚物通过丙烯酸甲酯
、
丙烯酸
‑2‑
苯氧基乙酯和聚乙二醇甲醚丙烯酸酯进行三元共聚得到
。3.
如权利要求1或权利要求2所述的含酯基和醚键的低聚物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将丙烯酸甲酯
、
丙烯酸
‑2‑
苯氧基乙酯和聚乙二醇甲醚丙烯酸酯混合后加热引发聚合，制得低聚物；反应式为：
4.
根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
将丙烯酸甲酯
、
丙烯酸
‑2‑
苯氧基乙酯和聚乙二醇甲醚丙烯酸酯三种单体加入有机溶剂中，得混合物
A
；
S2、
将混合物
A
加热至
40℃
～
77.2℃
，加入引发剂，继续反应
10
～
150min
，冷却得混合物
B
；
S3、
向混合物
B
中加入无机溶剂，使混合体系分层，取有机相并去除有机相中的有机溶剂，干燥得到含酯基和醚键的低聚物
。5.
根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂选自偶氮二异丁腈
、
偶氮二异庚腈
、
偶氮二异丁酸二甲酯，过氧化二苯甲酰中的一种或多种
。6.
根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂的添加量为
0.1wt
％～
1wt
％
。7.
根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为乙酸乙酯，乙酸乙酯与三种单体之和按
mL
：
g
计为
10
～
20
：1；所述无机溶剂为水
。8.
如权利要求1或权利要求2所述含酯基和醚键的低聚物的应用，其特征在于，所述含酯基和醚键的低聚物在凝胶电池中作为添加剂的应用，以增强凝胶电池的机械稳定性
。9.
一种凝胶电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
将丙烯酸甲酯
、
丙烯酸
‑2‑
苯氧基乙酯和聚乙二醇甲醚丙烯酸酯加入有机溶剂中，加热至
40℃
～
77.2℃
，加入引发剂，继续反应
10
～
150min
，冷却后加入无机溶剂，使体系分层，取有机相并去除有机相中的有机溶剂，干燥得到第一产物；
S2、
向电解液中依次加入
1wt
％～
20wt
％的聚合单体
、0.1wt
％～
5wt
％所述第一产物和
0.1wt
％～
1wt
％的引发剂，混合得前体溶液；
S3、
将前体溶液注入软包电芯中，封装后在温度为
50℃

【专利技术属性】
技术研发人员：张川，马晨曦，常增花，李宗华，牟丽莎，
申请(专利权)人：国联汽车动力电池研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：