【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于聚合物电解质，具体涉及一种高安全性高电压聚合物电解质的制备方法及其应用。
技术介绍
1、锂金属具有3860mah·g-1的超高比容量和-3.040v的最低的氧化还原电位可以应用于电池负极而被广泛关注。然而，锂金属的高活性造成的枝晶生长，从而引发电池短路继而形成一系列的安全问题，如燃烧，爆炸等。而目前传统电解液中的碳酸脂或醚类都具有易燃易挥发等不安全特性，因而在使用时会形成巨大的安全风险。聚合物电解质从根本上杜绝了电池漏液的可能性，然而，并非所有的聚合物电解质都是能够达到阻燃效果的。因此，开发具有阻燃特性的聚合物电解质至关重要。近年来，科研人员在不可燃电解质方向上做出来巨大的努力，如全氟基电解质，离子液体基电解质，低共融基电解质等。低共融体由于具有低蒸气压、不易燃、可生物降解、低成本和易于制备等特性使得其被大范围关注。然而，由于其液体性质仍然面临电解质泄漏的安全风险。并且大多数低共融基电解质与li相容性差，电池放电容量低，循环寿命差。而且其难以同时满足室温下的电池循环及安全性能。为保证锂金属电池形成具有高能量密度的电池需要进行高压正极的匹配(＞4.3v)。然而，目前的商用液态电解液难以满足这一需求。以eo链段为主的聚合物电解质如peo的电化学窗口也较窄(<4v)，氰基聚合物具有耐高电压的特性而受到关注。但是氰基聚合物如pan则具有离子电导率低的缺陷(10-6s cm)。
技术实现思路
1、本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。
2、作为本专利技术其中一个方面，本专利技术提供一种高安全性高电压聚合物电解质的制备方法，其为：第一步是制备得到fuma单体，第二步是按照sn∶litfsi∶fuma∶lidfob＝100∶50∶25∶2的质量比制备得到聚合物电解质。
3、作为本专利技术所述的一种高安全性高电压聚合物电解质的制备方法，其特征在于：第一步首先称取8.240ml(0.06958mol)的六氟异丙醇(hfip)，溶解于120ml无水二氯甲烷中，并加入0.6mi的无水et3n作为催化剂，冰水浴下搅拌30min。再向其中逐滴滴加9.884ml(0.0784mol)的iem(甲基丙烯酸异腈基乙酯)，在搅拌20min后撤除冰水浴反应过夜。然后将反应液分别用1wt.％的hcl水溶液，1wt.％na2co3水溶液和饱和nacl水溶液分别洗涤三次去除未反应的酸碱杂质，再取有机相用无水硫酸镁干燥过夜，将其除水后的有机相过滤旋蒸除去全部溶剂。将制得的白色固体粉末，冷冻干燥24h后，低温保存，制备得到fuma单体。第二步将sn(丁二腈)和fuma按照质量比4∶1在45℃时加热搅拌8h，在形成均匀的流动态溶液后，按照sn∶litfsi∶lidfob以50∶25∶1的质量比加入litfsi和lidfob，并于30℃下搅拌3h形成均匀流动态溶液前驱体后，再加入0.5wt.％的aibn(偶氮二异丁腈)作为引发剂搅拌30min，形成聚合物电解质。最后以pp隔膜作为基底进行电池安装，60℃热处理10h，完成固化过程。
4、作为本专利技术所述的一种高安全性高电压聚合物电解质的制备方法的一种优选方案∶制备fuma单体的过程中，以六氟异丙醇、无水二氯甲烷为原料，以无水et3n作为催化剂，冰水浴下搅拌30min，然后逐滴滴加iem，反应液要分别用1wt.％的hcl水溶液，1wt.％na2co3水溶液和饱和nacl水溶液分别洗涤三次去除未反应的酸碱杂质，用无水硫酸镁干燥除水，通过旋蒸除去全部溶剂，最后要冷冻干燥24h。
5、作为本专利技术所述的一种高安全性高电压聚合物电解质的制备方法的一种优选方案∶第二步中原料的质量比为litfsi：fuma：lidfob＝100∶50∶25∶2，首先将sn和fuma按照质量比4∶1在45℃时加热搅拌8h，然后按照sn∶litfsi∶lidfob以50∶25∶1的质量比加入litfsi和lidfob，并于30℃下搅拌3h，最终形成稳定的前驱体溶液。
6、作为本专利技术所述的一种高安全性高电压聚合物电解质的制备方法的一种优选方案：加入aibn(偶氮二异丁腈)作为前驱体溶液的引发剂，最终形成聚合物电解质。
7、本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种高安全性高电压聚合物电解质的制备方法。首先通过改变含f链的长短，制备了一种可调控的两亲性聚合物fuma，分别对正极颗粒和电解质进行不同吸附，活化正极的同时实现对电解质溶剂化结构的调控。将fuma单体加入sn和litfsi形成的低共融溶液中，改变原有结构形成局部高浓并且引发原位聚合，实现了电解质的状态从溶液到准固态的转变。该电解质有助于构建正负极不同的差异化电解质界面，形成无机物为主但富含c-f键的sei层以保证无机物进行快速离子传输，在防止尖端效应产生热点问题的同时，也使得锂离子更容易进行插入脱出。同时形成有机物为主但富含lif的cei层，以在形成能够适应电极体积膨胀形成弹性界面层的同时阻碍高电压下对电解质的分解。相较于普通的液体电解液，在保证防漏液风险的同时使电解质达到阻燃效果以及提高了对高压正极的稳定性，综合提升了提升电池的整体性能。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种高安全性高电压聚合物电解质的制备方法，其特征在于：将六氟异丙醇溶解于溶剂中，加入三乙胺，冰水浴下搅拌，再逐滴滴加甲基丙烯酸异腈基乙酯，搅拌后在室温下反应过夜，洗涤，取有机相进行干燥，过滤旋蒸除去溶剂，得到白色固体粉末，冷冻干燥后得到FUMA单体；
2.根据权利要求1所述的高安全性高电压聚合物电解质的制备方法，其特征在于：丁二腈∶LiTFSI∶LiDFOB的质量比为50∶25∶1。
3.根据权利要求1或2所述的高安全性高电压聚合物电解质的制备方法，其特征在于：所述将丁二腈和FUMA单体按照质量比4∶1混合加热搅拌，加热温度为45℃，搅拌时间为8～9h。
4.根据权利要求1或2所述的高安全性高电压聚合物电解质的制备方法，其特征在于：所述搅拌形成均匀流动态溶液前驱体，温度为30℃，时间为3～4h。
5.根据权利要求1或2所述的高安全性高电压聚合物电解质的制备方法，其特征在于：所述引发剂为偶氮二异丁腈，所述偶氮二异丁腈的加入量为0.2～0.5wt.％。
6.根据权利要求1或2所述的高安全性高电压聚合物电解质的制备方法，其
7.根据权利要求1或2所述的高安全性高电压聚合物电解质的制备方法，其特征在于：所述洗涤，是分别用HCl水溶液，Na2CO3水溶液和饱和NaCl水溶液洗涤。
8.根据权利要求1或2所述的高安全性高电压聚合物电解质的制备方法，其特征在于：所述FUMA单体，其制备方法为：称取0.06958mol的六氟异丙醇，溶解于120mL无水二氯甲烷中，并加入0.6ml的三乙胺作为催化剂，冰水浴下搅拌30min，再逐滴滴加0.0784mol的甲基丙烯酸异腈基乙酯，搅拌后在室温下反应过夜，洗涤，取有机相进行干燥，过滤旋蒸除去溶剂，得到白色固体粉末，冷冻干燥后得到FUMA单体。
9.权利要求1所述的制备方法制备得到的聚合物电解质在制备耐高电压和高安全性并具有阻燃性能的锂金属电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种高安全性高电压聚合物电解质的制备方法，其特征在于：将六氟异丙醇溶解于溶剂中，加入三乙胺，冰水浴下搅拌，再逐滴滴加甲基丙烯酸异腈基乙酯，搅拌后在室温下反应过夜，洗涤，取有机相进行干燥，过滤旋蒸除去溶剂，得到白色固体粉末，冷冻干燥后得到fuma单体；
2.根据权利要求1所述的高安全性高电压聚合物电解质的制备方法，其特征在于：丁二腈∶litfsi∶lidfob的质量比为50∶25∶1。
3.根据权利要求1或2所述的高安全性高电压聚合物电解质的制备方法，其特征在于：所述将丁二腈和fuma单体按照质量比4∶1混合加热搅拌，加热温度为45℃，搅拌时间为8～9h。
4.根据权利要求1或2所述的高安全性高电压聚合物电解质的制备方法，其特征在于：所述搅拌形成均匀流动态溶液前驱体，温度为30℃，时间为3～4h。
5.根据权利要求1或2所述的高安全性高电压聚合物电解质的制备方法，其特征在于：所述引发剂为偶氮二异丁腈，所述偶氮二异丁腈的加入量为...
【专利技术属性】
技术研发人员：李忠涛，尚鑫超，吴勇民，林艳，田文生，杨丞，吴明铂，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
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。