【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于凝胶电池，具体涉及一种含有氧杂环侧基的共聚物及其应用。
技术介绍
1、随着电动汽车的普及，锂离子电池的安全性能日益得到重视。但是采用易燃的碳酸酯类电解液的锂离子电池在受到机械损伤、高温、短路等极端情况下容易发生爆炸，造成安全事故。具有更高安全性能的固态电池被认为是替代液态电池的最终方案。但是固态电池存在与电极界面接触差、离子电导率低、空气稳定性差等问题，使得其难以在短期内实现量产。因此相比较于全固态电池，具有更高离子电导率的电解质、更良好的电极界面接触、内部电解质不流动、更匹配现有液态电池生产线等优点的半固态电池被认为是目前最有前途的从液态电池转向固态电池的过渡方案。
2、文献(q.sun,s.wang,y.ma,d.song,h.zhang,x.shiet al.,"li-ion transfermechanism of gel polymer electrolyte with sole fluoroethylene carbonatesolvent",advanced materials,vol.35,no.28,2023.)利用三种丙烯酸酯单体在高fec含量的电解液中原位聚合制备了凝胶电解质。所制备的凝胶电池具有优良的安全性能，能够在针刺实验和点火试验中保持稳定。但是这种凝胶电解质离子电导率较低，为9.17×10-4s/cm。文献(s.murugan,s.klostermann,p.schützendübe,g.richter,j.&m.buchmeiser,"stable cycling
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是旨在克服上述现有技术中的不足，提供一种含有氧杂环侧基的共聚物及其应用。电解液中的锂盐与微量水分反应产生的路易斯酸可以引发该共聚物上的氧杂环侧基开环聚合形成交联网络，从而制备稳定的凝胶电解质，与传统的阳离子开环聚合制备的凝胶电解质相比，其结构中的含氢键供体基团提升了聚合物骨架对电解液分子的相互作用，使得凝胶化所需的共聚物添加量更少。并且该共聚物不会向电解液中引入不稳定的杂质，且固化不受空气影响，在室温下能够长时间保持液态以满足电芯浸润的需要。此外，采用该共聚物制备的凝胶电解质能够降低其中液态组分的挥发速率，延缓电池由于高温导致的短路，有效提升了电芯的安全性能，应用价值颇高。
2、具体地，本专利技术提供以下技术方案：
3、一种含有氧杂环侧基的共聚物(p-monomer)，其由以下单体共聚合得到：
4、含有氧杂环基团的单烯属不饱和单体r1中的至少一种；
5、含有氢键供体且不含有氧杂环基团的单烯属不饱和单体r2中的至少一种；
6、不含有氧杂环基团且不含有氢键供体的单烯属不饱和单体r3中的至少一种。
7、本专利技术的共聚物中，单体r1提供氧杂环侧基，单体r2提供氢键供体，单体r3提供间隔基团。将该共聚物加入电解液中，并通过加热可形成结构稳定的凝胶电解质，其中电解液中的锂盐与微量水分反应产生的路易斯酸可以引发该共聚物上的氧杂环侧基开环聚合形成交联网络，从而形成结构稳定的凝胶；氢键供体侧基可以与电解液溶剂和锂盐中的氧、氟、氮原子形成氢键，提升聚合物骨架对电解液的束缚能力，实现较少单体添加量的情况下稳定凝胶；间隔基团可以起到调节单体机械强度，降低成本的作用。
8、本专利技术中，所述氧杂环基团指由非氢环原子组成的单环、双环或多环体系，其中至少一个环原子为o杂原子，其余环原子为碳原子。
9、作为优选，单体r1为乙烯基环氧乙烷、烯丙基缩水甘油醚、丙烯酸环氧丙酯、甲基丙烯酸环氧丙酯、4-羟基丁基丙烯酸酯缩水甘油醚、甲基丙烯酸(缩水甘油氧)乙酯、丙烯酸四氢呋喃酯、甲基丙烯酸四氢呋喃酯、2-乙烯基-1,3-二氧戊环、3-乙烯基氧杂-3-醇、3-(烯丙氧基)氧杂环丁烷、3-[(烯丙氧基)甲基]-3-乙基氧杂环丁烷中的至少一种。
10、作为优选，单体r2为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、烯丙醇、乙烯醇、丙烯酸-4-羟基丁酯、甲基丙烯酸2-羟基丁酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、乙烯胺、烯丙胺、丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯基乙酸中的至少一种。
11、作为优选，单体r3为乙烯、丙烯、丁烯、异丁烯、苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸苯甲酯、甲基丙烯酸苯甲酯中的至少一种。
12、作为优选，单体r1占所述共聚物的单体的总摩尔量的10％～90％；
13、单体r2占所述共聚物的单体的总摩尔量的5％～85％；
14、单体r3占所述共聚物的单体的总摩尔量的5％～85％。
15、进一步优选的，单体r1占所述共聚物的单体的总摩尔量的50％～80％；
16、单体r2占所述共聚物的单体的总摩尔量的5％～30％；
17、单体r3占所述共聚物的单体的总摩尔量的5％～45％。采用上述摩尔量范围的r1、r2、r3三种不同单烯属不饱和单体构成的共聚物，可以获得具有更加优良的机械性能和电化学性能的凝胶电解质。
18、本专利技术还提供一种采用上述含有本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含有氧杂环侧基的共聚物，其特征在于，其由以下单体共聚合得到：
2.根据权利要求1所述的含有氧杂环侧基的共聚物，其特征在于，单体R1为乙烯基环氧乙烷、烯丙基缩水甘油醚、丙烯酸环氧丙酯、甲基丙烯酸环氧丙酯、4-羟基丁基丙烯酸酯缩水甘油醚、甲基丙烯酸(缩水甘油氧)乙酯、丙烯酸四氢呋喃酯、甲基丙烯酸四氢呋喃酯、2-乙烯基-1,3-二氧戊环、3-乙烯基氧杂-3-醇、3-(烯丙氧基)氧杂环丁烷、3-[(烯丙氧基)甲基]-3-乙基氧杂环丁烷中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的含有氧杂环侧基的共聚物，其特征在于，单体R2为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、烯丙醇、乙烯醇、丙烯酸-4-羟基丁酯、甲基丙烯酸2-羟基丁酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、乙烯胺、烯丙胺、丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯基乙酸中的至少一种。
4.根据权利要求1-3任一项所述的含有氧杂环侧基的共聚物，其特征在于，单体R3为乙烯、丙烯、丁烯、异丁烯、苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸苯甲酯、甲基丙烯酸苯甲酯中的
5.根据权利要求1-4任一项所述的含有氧杂环侧基的共聚物，其特征在于，单体R1占所述共聚物的单体的总摩尔量的10％～90％；
6.一种采用权利要求1-5任一项所述的含有氧杂环侧基的共聚物制备凝胶电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，以所述前体溶液的质量计，所述共聚物的加入量为1-20wt％，更优选为3-5wt％。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述电解液中包括有机溶剂和锂盐，所述锂盐的浓度为0.5-1.5mol/L。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲烷磺酸锂中的一种或多种；
10.根据权利要求6-9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述加热固化的温度为40-100℃，时间为5-24h。
...【技术特征摘要】
1.一种含有氧杂环侧基的共聚物，其特征在于，其由以下单体共聚合得到：
2.根据权利要求1所述的含有氧杂环侧基的共聚物，其特征在于，单体r1为乙烯基环氧乙烷、烯丙基缩水甘油醚、丙烯酸环氧丙酯、甲基丙烯酸环氧丙酯、4-羟基丁基丙烯酸酯缩水甘油醚、甲基丙烯酸(缩水甘油氧)乙酯、丙烯酸四氢呋喃酯、甲基丙烯酸四氢呋喃酯、2-乙烯基-1,3-二氧戊环、3-乙烯基氧杂-3-醇、3-(烯丙氧基)氧杂环丁烷、3-[(烯丙氧基)甲基]-3-乙基氧杂环丁烷中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的含有氧杂环侧基的共聚物，其特征在于，单体r2为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、烯丙醇、乙烯醇、丙烯酸-4-羟基丁酯、甲基丙烯酸2-羟基丁酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、乙烯胺、烯丙胺、丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯基乙酸中的至少一种。
4.根据权利要求1-3任一项所述的含有氧杂环侧基的共聚物，其特征在于，单体r3为乙烯、丙烯、丁烯、异丁烯、苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯...
【专利技术属性】
技术研发人员：马晨曦，常增花，屈亚利，张海燕，
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：
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