【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池，尤其涉及一种凝胶聚合物电解质前驱体、凝胶聚合物电解质及其钠离子电池。
技术介绍
1、液体电解质二次电池因其能量密度高、温度范围广、工作电压高、无重金属污染等优势，广泛应用于各类电子电器中。而凝胶聚合物电解质二次电池是在液体电解质二次电池基础上发展起来的一种新型电池，凝胶聚合物电解质二次电池由于凝胶态阻止了液体的流动，有效的防止了电池漏液，大大提高了二次电池的安全性，另外凝胶聚合物电解质的电导率与液体电解质相近，能够满足实用的要求，凝胶聚合物电解质还有一定的机械强度，有利于制作任意形状和任意尺寸的超薄电池，应用前景广泛。
2、近年来，人们投入了大量的精力来研制二次电池凝胶电解液，如中国专利文件cn202310767764.2公开了钠离子电池用凝胶电解质，包括具有互穿网络结构的聚合物基体，以及分散在聚合物基体中的钠盐；互穿网络结构的聚合物基体由第一聚合物、第二聚合物互穿形成，第一聚合物为固态电解质用聚合物，第二聚合物为聚丙烯酸酯。该现有技术提供的钠离子电池用凝胶电解质拥有较宽的电化学窗口和优良的导电性能，截止电压可达到4.95v，室温条件下导电率可达到1.0×10-4s/cm以上，且制备方法简便、高效，极大地推动了钠离子固态电池实际生产应用。但是该凝胶电解质应用在纽扣式电池中，为了扩大其应用范围，因此，亟需开发一种凝胶聚合物电解质前驱体、凝胶聚合物电解质及其钠离子电池，以解决软包高电压电池的现有技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种能
2、为实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种凝胶聚合物电解质前驱体，包括钠盐、非水溶剂和单体，所述单体的结构式如式i所示：
3、
4、其中，r选自c2～c6的烯基或者c2～c6的炔基，x-选自以氮原子为中心的氟磺酰盐或者以硼原子为中心的氰基盐。
5、与现有技术相比，本专利技术的单体为离子液体，阳离子为含有双键或者三键的氮五元杂环；阴离子包括以氮原子为中心的氟磺酰盐或者以硼原子为中心的氰基盐。其中，含双键或三键的氮五元环，能参与聚合，具有框架结构可保证后期的结构稳定性；以氮原子为中心的氟磺酰盐在首次化成阶段可形成富含naf、na3n的成分，以硼原子为中心的氰基盐在首次化成阶段可形成富含na3n、naxby的成分，该分解产物沉积到正负极表面上后形成的sei膜较稳定，能有效抑制正极材料中金属离子的溶出；两种结构共同作用可改善钠离子电池的高电压下高温循环性能、高温存储性能和安全性能。
6、较佳的，r选自c2～c4的烯基或者c2～c4的炔基，x-为fsi-、tfsi-、[b(cn)4]-或[fb(cn)3]-。
7、较佳地，所述单体选自化合物1至化合物6中的至少一种：
8、
9、
10、其中，所述化合物1的合成方法包括于二氯甲烷中，化合物a1(cas：14984-73-7)和化合物b1(cas：120-94-5)在15～20℃下反应，经纯化得到中间体x1；于碳酸甲乙酯中，所述中间体x1和化合物c1(cas：593-60-2)在80～100℃反应，经纯化得到化合物1。其合成路线如反应式一所示：
11、
12、反应式一
13、所述化合物2的合成方法与所述化合物1的区别在于将化合物a1(cas：14984-73-7)替换成化合物a2(cas：82113-65-3)，得到中间体x2，其余均相同。其合成路线如反应式二所示：
14、
15、反应式二
16、所述化合物3的合成方法包括，化合物b1(cas：120-94-5)和化合物c1(cas：593-60-2)进行脱hbr反应，经纯化得到中间体x3；所述中间体x3与化合物a3(cas：261356-49-4)进行交换反应，经纯化得到化合物3。其合成路线如反应式三所示：
17、
18、反应式三
19、所述化合物4的合成方法与化合物1的区别在于将化合物c1(cas：593-60-2)替换成化合物c2(593-61-3)，其余均相同，其合成路线参考反应式四：
20、
21、
22、反应式四
23、所述化合物5的合成方法与化合物1的区别在于，将化合物a1(cas：14984-73-7)替换成化合物a2(cas：82113-65-3)、化合物c1(cas：593-60-2)替换成化合物c2(593-61-3)，得到中间体x5，其余均相同,其合成路线参考反应式五：
24、
25、反应式五
26、所述化合物6的合成方法与化合物3的区别在于，将化合物c1(cas：593-60-2)替换成化合物c2(593-61-3)，得到中间体x6，其余均相同,其合成路线参考反应式六：
27、
28、
29、反应式六
30、较佳地，所述单体的质量占所述凝胶聚合物电解质前驱体总质量的0.5％～3％，具体但不限于为0.5％、1.0％、1.5％、2.0％、2.5％、3.0％。
31、较佳地，本专利技术的凝胶聚合物电解质前驱体还可包括无机填充物，所述无机填充物包括锂镧锆氧(llzo)，所述锂镧锆氧(llzo)于所述凝胶聚合物电解质前驱体中的质量百分比为0.1％-2％，具体但不限于为0.1％、0.5％、1％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％、2％，所述锂镧锆氧的化学式为li7la3zr2o12。
32、较佳地，所述钠盐选自六氟磷酸钠(napf6)、高氯酸钠(naclo4)、四氟硼酸钠(nabf4)、双草酸硼酸钠(nabob)、二氟草酸硼酸钠(naodfb)、二氟二草酸磷酸钠(nadodfp)、三氟甲基磺酸钠(nacf3so3)、双氟磺酰亚胺钠(nafsi)和双三氟甲基磺酰亚胺钠(natfsi)中的至少一种。
33、较佳地，所述钠盐占所述凝胶聚合物电解质前驱体总质量的6％～16％，具体但不限于为6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％，优选为10～12％。
34、较佳地，所述引发剂选自偶氮二异丁腈(aibn)、2,2'-偶氮双(甲基丁腈)、过氧化二月桂酰(lpo)和二叔丁基过氧化物(dtbp)中的至少一种。
35、较佳地，所述引发剂占所述凝胶聚合物前驱体总质量的0.01％～5％，具体但不限于为0.01％，0.05％，1％，2％，3％，5％。
36、较佳地，所述非水溶剂选自γ-丁内酯(bl)、丙酸丙酯(pp)、丙酸乙酯(ep)、丁酸乙酯(eb)、乙酸丁酯(ba)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸丙烯酯(pc)、碳酸乙烯酯(ec)和碳酸二甲酯(dmc)中的至少一种。
37、本专利技术第二方面提供了一种凝胶聚合本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种凝胶聚合物电解质前驱体，其特征在于，包括钠盐、非水溶剂、引发剂和单体，所述单体的结构式如式I所示：
2.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质前驱体，其特征在于，R选自C2～C4的烯基或者C2～C4的炔基，X-为FSI-、TFSI-、[B(CN)4]-或[FB(CN)3]-。
3.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质前驱体，其特征在于，所述单体选自化合物1至化合物6中的至少一种：
4.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质前驱体，其特征在于，所述单体的质量占所述凝胶聚合物电解质前驱体总质量的0.5％～3％。
5.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质前驱体，其特征在于，还包括无机填充物，所述无机填充物包括锂镧锆氧，所述锂镧锆氧于所述凝胶聚合物电解质前驱体中的质量百分比为0.1％～2％。
6.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质前驱体，其特征在于，所述钠盐选自六氟磷酸钠、高氯酸钠、四氟硼酸钠、双草酸硼酸钠、二氟草酸硼酸钠、二氟二草酸磷酸钠、三氟甲基磺酸钠、双氟磺酰亚胺钠和双三氟甲基磺酰亚胺钠中的至少一种。
7
8.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质前驱体，其特征在于，所述非水溶剂选自γ-丁内酯、丙酸丙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸丁酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯中的至少一种。
9.一种凝胶聚合物电解质，其特征在于，由权利要求1～8中任一项所述的凝胶聚合物电解质前驱体聚合得到。
10.一种钠离子电池，包括正极和负极，其特征在于，还包括权利要求8所述的凝胶聚合物电解质，所述正极包括正极材料，所述正极材料为层状氧化物，所述层状氧化物的化学式为NaxM(1-y-z)FeyMnzO2，其中M独立地选自Co、Ni、Cu、Mg、Zn、Al、Sn、Ga、Cr、Sr、V和Ti中的至少一种，0<x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，y+z≤1。。
...【技术特征摘要】
1.一种凝胶聚合物电解质前驱体，其特征在于，包括钠盐、非水溶剂、引发剂和单体，所述单体的结构式如式i所示：
2.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质前驱体，其特征在于，r选自c2～c4的烯基或者c2～c4的炔基，x-为fsi-、tfsi-、[b(cn)4]-或[fb(cn)3]-。
3.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质前驱体，其特征在于，所述单体选自化合物1至化合物6中的至少一种：
4.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质前驱体，其特征在于，所述单体的质量占所述凝胶聚合物电解质前驱体总质量的0.5％～3％。
5.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质前驱体，其特征在于，还包括无机填充物，所述无机填充物包括锂镧锆氧，所述锂镧锆氧于所述凝胶聚合物电解质前驱体中的质量百分比为0.1％～2％。
6.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质前驱体，其特征在于，所述钠盐选自六氟磷酸钠、高氯酸钠、四氟硼酸钠、双草酸硼酸钠、二氟草酸硼酸钠、二氟二草酸磷酸钠、三氟甲基磺酸钠、双...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄秋洁，毛冲，王霹霹，曾艺安，莫德欢，王晓强，欧霜辉，吴东庆，戴晓兵，冯攀，韩晖，吕海霞，
申请(专利权)人：珠海市赛纬电子材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。