【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于二次电池，具体涉及一种含氟聚碳酸乙烯酯丙烯酸酯基凝胶聚合物电解质及其制备方法和在准固态电池中的应用。
技术介绍
1、锂离子电池是目前最广泛使用的可充电电池类型，其在电动汽车、便携式电子设备等领域有着广泛的应用。但是传统商业锂离子电池目前还存在，如电解液泄漏、挥发、燃烧和爆炸等风险问题，难以满足电动汽车产业日益增长的高能量密度和高安全性要求。固态锂离子电池能有效解决以上问题，其中固态锂离子电池的核心技术是固态电解质，在各种固态电解质中，全固态聚合物电解质在柔韧性好、界面接触好、成本低、空气稳定性好、与其他电解质兼容等方面具有无可比拟的优势，适用于各种固态电池的电芯的设计。尽管全固态聚合物电解质具有这些优点，但相对较低的室温离子电导率(＜1×10-4s cm-1)、较窄的电化学窗口和固-固界面接触不良成为其应用的障碍。
2、目前，随着准固态电池技术的发展，在不改变电池组装线的前提下，通过单体在电池内部原位聚合并将液态电解质锁在聚合物电解质基体中，不仅解决固态电解质固-固界面接触不良和液态电解质挥发泄露等问题，而且在溶剂小分子的帮助下，能显著提高锂离子电导率，达到10-3s cm-1。
3、因此，需要开发出具有高离子电导率、优异电化学稳定性，能够在电池内部原位固化同时兼容溶剂小分子的凝胶聚合物电解质。
技术实现思路
1、针对传统锂离子电池中电解液存在液体挥发泄漏，并且难以匹配高电压正极等问题。本专利技术提供了一种含氟聚碳酸乙烯酯丙烯酸酯基凝胶聚合物电
2、本专利技术的目的之一在于提供一种含氟聚碳酸乙烯酯丙烯酸酯基凝胶聚合物电解质，包括含氟聚碳酸乙烯酯丙烯酸酯基聚合物、锂盐、有机溶剂，其中，所述含氟聚碳酸乙烯酯丙烯酸酯基聚合物的结构式如式(i)所示：
3、
4、式(i)中：r1为h、碳原子数为1～6的烷基中的至少一种，r2为f、含氟烷基中的至少一种，r3、r4分别独立地选自h、f、烷基、含氟烷基中的至少一种，x为1-800000之间的整数，y为1-30000之间的整数。优选地，式(i)中，r1为h、甲基、乙基、丙基中的至少一种，r2为f、碳原子数为1～6的含氟烷基中的至少一种，r3、r4分别独立地选自h、f、碳原子数为1～6的烷基、碳原子数为1～6的含氟烷基中的至少一种，x为5-500000之间的整数，y为2-10000之间的整数；所述含氟聚碳酸乙烯酯丙烯酸酯基聚合物的重均分子量为1000～500000，优选为5000～400000。
5、本专利技术提供式(i)中的含氟聚碳酸乙烯酯丙烯酸酯基聚合物，以含有丙烯酸酯的链段作为聚合物骨架，在聚合物骨架上引入碳酸乙烯酯基团和含氟基团。其中丙烯酸酯类单体的单体转化率和聚合度高，能够有效减少凝胶聚合物电解质体系内活性双键残留，从而提高凝胶聚合物电解质的抗氧化性。此外，碳酸乙烯酯基团与大多数的溶剂分子具有相似的结构，从而具有相似的分子间作用力，通过聚合物与溶剂小分子之间的作用力将小分子锁在聚合物框架中，提高离子导电率的同时避免了电池在使用中液态电解质的挥发泄露从而导致的安全问题；含氟基团可以在锂金属界面上原位生成富含氟化锂(lif)的固体电解质界面层，进而提高与锂金属负极的界面稳定性。因此，该含氟聚碳酸乙烯酯丙烯酸酯基凝胶聚合物电解质具有高离子电导率的同时能与高压正极匹配。
6、本专利技术提供的聚合物电解质中，所述含氟聚碳酸乙烯酯丙烯酸酯基聚合物为丙烯酸(碳酸乙烯酯基)酯类单体和含氟丙烯酸酯类单体的共聚物；优选地，所述的丙烯酸(碳酸乙烯酯基)酯类单体选自丙烯酸(碳酸乙烯酯基)酯、甲基丙烯酸(碳酸乙烯酯基)酯、乙基丙烯酸(碳酸乙烯酯基)酯、丙基丙烯酸(碳酸乙烯酯基)酯中的至少一种；所述的含氟丙烯酸酯类单体选自2-氟甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸2,2,3,3,3-五氟丙酯、丙烯酸2,2,2-三氟乙酯中的至少一种；所述的丙烯酸(碳酸乙烯酯基)酯类单体和含氟丙烯酸酯类单体的摩尔比为60:40～99:1，优选为75:25～95:5。
7、本专利技术提供的聚合物电解质中，所述的锂盐选自六氟磷酸锂(lipf6)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(litfsi)、双氟磺酰亚胺锂(lifsi)、四氟硼酸锂(libf4)、二氟草酸硼酸锂(lidfob)、二草酸硼酸锂(libob)中的至少一种，优选为双三氟甲基磺酰亚胺锂(litfsi)、六氟磷酸锂(lipf6)中的至少一种；所述的有机溶剂选自碳酸酯类化合物，优选自碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯酯(pc)、氟代碳酸乙烯酯(fec)中的至少一种；以所述含氟聚碳酸乙烯酯丙烯酸酯基凝胶聚合物电解质的总重量为100％来计，所述的锂盐为5～80％，优选为10～50％；所述的有机溶剂为5～90％，优选为15～70％；余量为含氟聚碳酸乙烯酯丙烯酸酯基聚合物。
8、本专利技术的目的之二在于提供一种上述含氟聚碳酸乙烯酯丙烯酸酯基凝胶聚合物电解质的制备方法，包括：将包含有所述的丙烯酸(碳酸乙烯酯基)酯类单体、含氟丙烯酸酯类单体、锂盐、有机溶剂在内的组分搅拌均匀后得到前驱体溶液，该前驱体溶液在引发剂的作用下热引发聚合反应，即得所述的含氟聚碳酸乙烯酯丙烯酸酯基凝胶聚合物电解质。
9、本专利技术提供的含氟聚碳酸乙烯酯丙烯酸酯基凝胶聚合物电解质的制备方法中：所述的引发剂选自偶氮类引发剂中的至少一种，优选自偶氮二异丁腈(aibn)、偶氮二异庚腈(abvn)、偶氮二异丁酸二甲酯(aibme)中的至少一种；所述热引发聚合反应的条件为：聚合温度为40～80℃，聚合时间为6～60小时；优选地，所述热引发聚合反应的条件为：聚合温度为40～80℃，聚合时间为12～48小时；以得到含氟聚碳酸乙烯酯丙烯酸酯基凝胶聚合物电解质的总重量为100％来计，所述的引发剂为0.1～5％，优选为0.25～1％。
10、本专利技术的目的之三在于提供一种上述含氟聚碳酸乙烯酯丙烯酸酯基凝胶聚合物电解质，在准固态电池中的应用。
11、本专利技术的目的之四在于提供一种准固态电池，包括正极、负极、隔膜以及含氟聚碳酸乙烯酯丙烯酸酯基凝胶聚合物电解质，所述的含氟聚碳酸乙烯酯丙烯酸酯基凝胶聚合物电解质为本专利技术目的之一所述含氟聚碳酸乙烯酯丙烯酸酯基凝胶聚合物电解质或者由本专利技术目的之二所述制备方法得到的含氟聚碳酸乙烯酯丙烯酸酯基凝胶聚合物电解质。
12、本专利技术提供的准固态电池中：所述的负极为石墨、石墨/硅复合物、金属锂中的至少一种；所述的隔膜选自聚丙烯、聚乙烯、聚偏氟乙烯中的至少一种；所述的正极包括正极活性物质、导电炭黑、粘结剂和集流体，优选地，所述的正极活性材料选自锂镍钴锰氧化物、锂本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含氟聚碳酸乙烯酯丙烯酸酯基凝胶聚合物电解质，包括含氟聚碳酸乙烯酯丙烯酸酯基聚合物、锂盐、有机溶剂，其中，所述含氟聚碳酸乙烯酯丙烯酸酯基聚合物的结构式如式(I)所示：
2.根据权利要求1所述的聚合物电解质，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的聚合物电解质，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的聚合物电解质，其特征在于，
5.一种权利要求1～4任一项所述含氟聚碳酸乙烯酯丙烯酸酯基凝胶聚合物电解质的制备方法，包括：将包含有所述的丙烯酸(碳酸乙烯酯基)酯类单体、含氟丙烯酸酯类单体、锂盐、有机溶剂在内的组分搅拌均匀后得到前驱体溶液，该前驱体溶液在引发剂的作用下热引发聚合反应，即得所述的含氟聚碳酸乙烯酯丙烯酸酯基凝胶聚合物电解质。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，
7.一种权利要求1～4任一项所述含氟聚碳酸乙烯酯丙烯酸酯基凝胶聚合物电解质或者由权利要求5～6任一项所述制备方法得到的含氟聚碳酸乙烯酯丙烯酸酯基凝胶聚合物电解质，在准固态电池中的应用。
8.一种准固态电池，包括正极、负极、隔
9.根据权利要求8所述的准固态电池，其特征在于，
10.一种权利要求8或9所述准固态电池的制备方法，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种含氟聚碳酸乙烯酯丙烯酸酯基凝胶聚合物电解质，包括含氟聚碳酸乙烯酯丙烯酸酯基聚合物、锂盐、有机溶剂，其中，所述含氟聚碳酸乙烯酯丙烯酸酯基聚合物的结构式如式(i)所示：
2.根据权利要求1所述的聚合物电解质，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的聚合物电解质，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的聚合物电解质，其特征在于，
5.一种权利要求1～4任一项所述含氟聚碳酸乙烯酯丙烯酸酯基凝胶聚合物电解质的制备方法，包括：将包含有所述的丙烯酸(碳酸乙烯酯基)酯类单体、含氟丙烯酸酯类单体、锂盐、有机溶剂在内的组分搅拌均匀后得到前驱体溶液，该前驱体溶液在引发剂的作用下热引发聚合反应，即得所述的含氟聚碳酸乙烯酯丙烯酸酯基凝胶聚合物电解质。
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