【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电化学储能电池，具体涉及一种可简易制备的锂硫电池的聚合物及其复合固态电解质。
技术介绍
1、发展清洁、高效、环保的电化学储能系统是目前的研究主流。其中锂电池作为高能量密度的二次电池受到广泛关注。然而，随着锂电池市场需求量的增大，液态电解质锂电池易燃的安全问题和液体封装导致电池体积过大等问题日益凸显。固态电解质使用少量甚至不适用溶剂能够有效地减小电池封装体积，提高体积容量密度，具有不易燃等特点且在电化学和机械性能都有良好的表现。使用固态电解质代替液态电解质的全固态电池能从根本上解决上述液态电解质所面临的问题。然而固态电解质仍又许多较难攻克的问题，凝胶电解质作为赝固态电解质同样具备着含有少量甚至不含有溶剂以及良好的电导性能的优势，可以作为向固态电解质转变过程中的过渡选择。
2、无机固态电解质的高机械性能一定程度上可以抑制锂枝晶的生长问题，防止枝晶穿刺隔膜导致电池短路和漏液的安全问题；不含溶剂或含少量溶剂的固态电解质没有易燃的安全问题。无机固态电解质具有高的离子传导率和抑制锂枝晶生长的机械强度，其中硫系电解质在电化学性能上表现的更为优异。日本kanno ryoji等报道了在室温下，硫系无机固态电解质li10+xge1+xp2-xs12(lgps)的离子传导率达7.8×10-3s·cm-1，硫化物出色的电化学性能收到广泛关注。但是如无机粉末颗粒与电极颗粒的刚性接触导致固-固界面接触较差，从而造成电池具有较大的阻抗，以及较差的界面相容性，这些问题都会影响机固态电解质在商业的应用。因此聚合物固态电解质良好的界面湿润
3、聚合物固态电解质具有较好的可加工性和良好的相接触界面，而硫化物能够提供良好的电化学性能，综合两者优势的复合固态电解质同时具备两者优势，具有良好的发展前景，能够为解决无机固态粉末较差的接触界面、溶剂易燃隐患和聚合物电解质传导率较低的问题提供解决方案。
技术实现思路
1、本专利技术目的是提供一种可简易制备的锂硫电池的聚合物及其复合固态电解质。
2、具体为一种良好接触界面、高离子传导率、更宽电化学窗口的复合固态电解质。
3、实现本专利技术目的提供技术方案如下
4、一种可简易制备的锂硫电池的聚合物，
5、该聚合物为聚乙二醇二胺-聚乙二醇二缩水甘油醚共聚物具体结构如下式(1)：
6、
7、进一步的，在惰性气体氛围下以两种聚合物前驱体与电解液加热搅拌通过开环加成反应具体如式(2)：
8、
9、进一步的，聚合物前驱体分别为聚乙二醇二缩水甘油醚pegde和聚乙二醇二胺peg-diamine具体结构分别如下；其中，在式(3)中n为选自2-5000的数，在式(4)中m为n为选自2-5000的数；
10、
11、进一步的，电解液包含锂盐和溶剂，锂盐选自双三氟甲磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、硝酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲基磺酸锂、双氟磺酰亚胺锂、高氯酸锂和二氟磷酸锂中至少一种；溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、二氧戊环、乙二醇二甲醚中至少两种，且其含量为等体积比。
12、进一步的，聚合物前驱体聚乙二醇二缩水甘油醚和聚乙二醇二胺合成的聚合物基质两前驱体摩尔比为1:1，聚合物前驱体在总反应液中质量之和占比范围为10～90wt％，总反应液包含两种聚合物前驱体聚乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二胺和电解液。
13、一种固态电池复合电解质，包括以上制备的聚合物、硫化物填料。
14、进一步的，硫化物填料选自β-li3ps4、γ-li3ps4、li7p3s11中至少一种。
15、进一步的，固态电解质中，聚合物前驱体聚乙二醇二缩水甘油醚和聚乙二醇二胺合成的聚合物的质量占比为10～90wt％；硫系填料在总反应液中的质量占比为1～10wt％。
16、进一步的，复合固态电解质厚度为0.5～10mm。
17、一种固态电池复合电解质的合成方法，该合成方法为聚合物前驱体聚乙烯双胺溶解于电解液后，加入硫系无机粉末搅拌使其分散均匀后，量取与前驱体聚乙烯双胺等摩尔前驱体聚乙二醇二缩水甘油醚；加热反应后，负压处理移除模具溶液中的气泡，放置于马弗炉中80℃下进行第二步处理，使其完全交联和移除溶剂。
18、本专利技术与现有技术相比具有以下积极效果：
19、1、由于本专利技术提供的聚合物电解质为线性前驱体形成的线性结构聚合物短程有序有利于锂离子的传导，解决了聚合物电解质较差的离子传导性能问题，具有广阔的应用前景。
20、2、由于本专利技术掺杂硫化物填料有利于拓宽聚合物电解质的电化学窗口，复合固态电解质相比于聚合物基质氧化分解电压从4.7v提升到了5.3v，更好的耐氧化性能使其具备更广阔的应用性。
21、3、由于本专利技术聚合物可在其仍然具备流动性时浇铸到所需要装配的电池当中，具有良好的可加工性能，可适用于多种特殊生产场景。
22、4、由于本专利技术的聚合物含有较少的溶剂，可以降低液态电解质溶液易燃等安全风险。
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1.一种可简易制备的锂硫电池的聚合物，其特征在于，
2.一种基于权利要求1所述的聚合物的制备方法，其特征在于，在惰性气体氛围下以两种聚合物前驱体与电解液加热搅拌通过开环加成反应具体如式(2)：
3.根据权利要求2所述的聚合物的制备方法，其特征在于，所述聚合物前驱体分别为聚乙二醇二缩水甘油醚PEGDE和聚乙二醇二胺PEG-diamine具体结构分别如下；其中，在式(3)中n为选自2-5000的数，在式(4)中m为n为选自2-5000的数；
4.根据权利要求2所述的聚合物的制备方法，其特征在于，电解液包含锂盐和溶剂，所述锂盐选自双三氟甲磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、硝酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲基磺酸锂、双氟磺酰亚胺锂、高氯酸锂和二氟磷酸锂中至少一种；所述溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、二氧戊环、乙二醇二甲醚中至少两种，且其含量为等体积比。
5.根据权利要求2所述的聚合物的制备方法，，其特征在于，所述聚合物前驱体聚乙二醇二缩水甘油醚和聚乙二醇二胺合成的聚合物基质两前驱体摩尔比为1:1，所述聚合物前驱体在总反应液
6.一种固态电池复合电解质，其特征在于，包括权利要求1所述的聚合物、硫化物填料。
7.根据权利要求6所述的固态电池复合电解质，其特征在于，所述硫化物填料选自β-Li3PS4、γ-Li3PS4、Li7P3S11中至少一种。
8.根据权利要求6所述的固态电池复合电解质，其特征在于，所述固态电解质中，聚合物前驱体聚乙二醇二缩水甘油醚和聚乙二醇二胺合成的聚合物的质量占比为10～90wt％；硫系填料在总反应液中的质量占比为1～10wt％。
9.根据权利要求6所述的固态电池复合电解质，其特征在于，复合固态电解质厚度为0.5～10mm。
10.一种根据权利要求6-9任一项所述的固态电池复合电解质的合成方法，其特征在于，该合成方法为聚合物前驱体聚乙烯双胺溶解于电解液后，加入硫系无机粉末搅拌使其分散均匀后，量取与前驱体聚乙烯双胺等摩尔前驱体聚乙二醇二缩水甘油醚；加热反应后，负压处理移除模具溶液中的气泡，放置于马弗炉中80℃下进行第二步处理，使其完全交联和移除溶剂。
...【技术特征摘要】
1.一种可简易制备的锂硫电池的聚合物，其特征在于，
2.一种基于权利要求1所述的聚合物的制备方法，其特征在于，在惰性气体氛围下以两种聚合物前驱体与电解液加热搅拌通过开环加成反应具体如式(2)：
3.根据权利要求2所述的聚合物的制备方法，其特征在于，所述聚合物前驱体分别为聚乙二醇二缩水甘油醚pegde和聚乙二醇二胺peg-diamine具体结构分别如下；其中，在式(3)中n为选自2-5000的数，在式(4)中m为n为选自2-5000的数；
4.根据权利要求2所述的聚合物的制备方法，其特征在于，电解液包含锂盐和溶剂，所述锂盐选自双三氟甲磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、硝酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲基磺酸锂、双氟磺酰亚胺锂、高氯酸锂和二氟磷酸锂中至少一种；所述溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、二氧戊环、乙二醇二甲醚中至少两种，且其含量为等体积比。
5.根据权利要求2所述的聚合物的制备方法，，其特征在于，所述聚合物前驱体聚乙二醇二缩水甘油醚和聚乙二醇二胺合成的聚合物基质两前驱体摩尔比为1:1，所述聚合物前驱体在总反应液中质量之和占比范围...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄淳，高啸，易文斌，李晓伟，马序军，顾燕丰，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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