【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于二次电池，具体涉及一种含草酸酯基团的聚丙烯酸酯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、锂离子电池作为一种移动可靠的电源，推动了便携式电子设备和电动汽车的商业化，相比于传统的镍氢电池和铅酸电池来说在能量密度方面更具有优势，但传统锂离子电池仍面临着严重的安全问题，如电解液挥发、泄露、易燃和爆炸等。因此，近年来人们提出以固态电解质取代易燃的液态电解质来提高安全性能的同时匹配高能量密度负极来进一步提高电池的能量密度，以满足市场日益增长的高能量密度和高安全性要求。
2、由于固态聚合物电解质具有更高的柔韧性，更好的界面接触，更优异的空气稳定性、更低的成本、更容易大规模生产等优点被认为是未来锂离子电池最有希望的材料之一，然而全固态聚合物电解质仍存在室温离子电导率小于10-4scm-1和电化学窗口窄等问题，严重阻碍了实际应用。通过液态电解质在电池内部原位聚合，不仅能解决室温离子电导率低(达到10-3s cm-1)而且在电极和电解质之间形成紧密的界面进一步降低界面阻抗。
3、因此，需要设计和开发能在电池内部进行原位聚合、能与液态电解液兼容和耐高压的聚合物电解质，以提高该聚合物电解质的抗氧化性和锂离子电导率。
技术实现思路
1、考虑到液态电解质存在电解液泄露、挥发、易燃和爆炸等严峻的安全问题和全固态聚合物电解质室温离子电导率低、电化学窗口窄等问题。本专利技术提供了一种含草酸酯基团的聚丙烯酸酯凝胶聚合物电解质及其制备方法和应用，本专利技术
2、本专利技术的目的之一在于提供一种含草酸酯基团的聚丙烯酸酯凝胶聚合物电解质，包括含草酸酯基团的聚丙烯酸酯、锂盐、有机溶剂，所述含草酸酯基团的聚丙烯酸酯的结构式为：
3、
4、式(i)中，x为0～4之间的整数，y为1～8之间的整数，z为1～8之间的整数，n为1～900000之间的整数；优选地，式(i)中，x为0～4之间的整数，y为1～4之间的整数，z为1～4之间的整数，n为10～600000之间的整数。
5、本专利技术提供的含草酸酯基团的聚丙烯酸酯凝胶聚合物电解质中：
6、所述含草酸酯基团的聚丙烯酸酯的数均分子量为500～600000，优选为2000～600000，更优选为4000～400000；
7、以所述含草酸酯基团的聚丙烯酸酯凝胶聚合物电解质的总重量为100％来计，所述锂盐的含量为5～70％，优选为10～60％；所述有机溶剂的含量为5～80％，优选为10～70％；所述含草酸酯基团的聚丙烯酸酯的含量为10～80％，优选为20～70％。
8、本专利技术提供的含草酸酯基团的聚丙烯酸酯凝胶聚合物电解质中：
9、所述含草酸酯基团的聚丙烯酸酯由式(ⅱ)的含草酸酯基团的丙烯酸酯类单体聚合得到，为含草酸酯基团的丙烯酸酯类单体的均聚物，
10、
11、式(ⅱ)中，x为0～4之间的整数，y为1～8之间的整数，z为1～8之间的整数；优选地，x为0～4之间的整数，y为1～4之间的整数，z为1～4之间的整数。
12、上述含草酸酯基团的丙烯酸酯类单体由丙烯酸-羟烷基酯类化合物和草酰氯烷基酯在碱性化合物作用下通过酯化反应制得，具体的反应如下：
13、
14、其中，所述丙烯酸-羟烷基酯类化合物的结构式如式(ⅲ)所示：
15、
16、式(ⅲ)中，x为0～4之间的整数，y为1～8之间的整数；更优选地，x为0～4之间的整数，y为1～4之间的整数；
17、所述草酰氯烷基酯的结构式如式(ⅳ)所示：
18、
19、式(ⅳ)中，z为1～8之间的整数，更优选为1～4之间的整数；x为-cl；
20、所述的碱性化合物选自有机碱性化合物中的至少一种，更优选自三乙胺、吡啶中的至少一种；
21、所述丙烯酸-羟烷基酯类化合物和草酰氯烷基酯的摩尔比为1：(0.9～1.1)，更优选为1：1；
22、所述碱性化合物与丙烯酸-羟烷基酯类化合物的质量比为(1～2)：1，更优选为(1～1.3)：1；
23、所述酯化反应的条件为-5℃～5℃下反应5～15小时，更优选为0℃下反应5～10小时，例如，冰浴条件下反应5～10小时。
24、根据本专利技术的具体实施方式，所述含草酸酯基团的丙烯酸酯类单体的制备方法具体包括：将丙烯酸-羟烷基酯类化合物和碱性化合物加入到溶剂中，然后在保护性气体氛围下滴加草酰氯烷基酯，滴加完成后进行酯化反应，将得到的酯化反应产物进行纯化后，得到含草酸酯基团的丙烯酸酯类单体。其中，溶剂可以采用二氯甲烷、四氢呋喃、甲苯中的至少一种，保护性气体可以选择氮气，纯化处理可以采用萃取法、硅胶柱层析法和溶剂洗脱的方法，萃取法采用的萃取剂为二氯甲烷、乙酸乙酯、甲苯中的至少一种，溶剂洗脱采用的洗脱剂为乙酸乙酯和正己烷的混合溶剂。
25、本专利技术提供的含草酸酯基团的聚丙烯酸酯凝胶聚合物电解质中：
26、所述的锂盐选自二草酸硼酸锂(libob)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(litfsi)、双氟磺酰亚胺锂(lifsi)、六氟磷酸锂(lipf6)、四氟硼酸锂(bf4li)、二氟草酸硼酸锂(lif2ob)中的至少一种，优选为双氟磺酰亚胺锂(lifsi)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(litfsi)、六氟磷酸锂(lipf6)中的至少一种，更优选为六氟磷酸锂(lipf6)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(litfsi)中的至少一种；
27、所述的有机溶剂选自碳酸二丁酯(dbc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸丙烯酯(pc)、碳酸乙烯酯(ec)、氟代碳酸乙烯酯(fec)、碳酸乙烯亚乙酯(vec)、碳酸亚乙烯酯(vc)、n,n-二甲基三氟乙酰胺(fdma)、二氧戊烷(dol)、乙二醇二甲醚(dme)中的至少一种，优选为碳酸二乙酯(dec)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸丙烯酯(pc)、碳酸乙烯酯(ec)、氟代碳酸乙烯酯(fec)中的至少一种。
28、本专利技术的目的之二在于提供一种上述含草酸酯基团的聚丙烯酸酯凝胶聚合物电解质的制备方法，包括：将包含有含草酸酯基团的丙烯酸酯类单体、锂盐、有机溶剂在内的组分搅拌均匀后得到前驱体溶液，然后在引发剂的作用下聚合反应得到所述的含草酸酯基团的聚丙烯酸酯凝胶聚合物电解质。
29、上述含草酸酯基团的聚丙烯酸酯凝胶聚合物电解质的制备方法中：
30、所述的引发剂选自热引发剂、光引发剂中的至少一种，优选自2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(tpo)、苯甲酰甲酸甲酯(mbf)、1-羟基环己基苯基甲酮(184)、过氧化苯甲酰(bpo)、偶氮二异丁腈(aib本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含草酸酯基团的聚丙烯酸酯凝胶聚合物电解质，包括含草酸酯基团的聚丙烯酸酯、锂盐、有机溶剂，所述含草酸酯基团的聚丙烯酸酯的结构式为：
2.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的凝胶聚合物电解质，其特征在于，所述含草酸酯基团的丙烯酸酯类单体由丙烯酸-羟烷基酯类化合物和草酰氯烷基酯在碱性化合物作用下通过酯化反应制得；
5.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质，其特征在于，
6.一种权利要求1～5任一项所述含草酸酯基团的聚丙烯酸酯凝胶聚合物电解质的制备方法，包括：将包含有含草酸酯基团的丙烯酸酯类单体、锂盐、有机溶剂在内的组分搅拌均匀后得到前驱体溶液，然后在引发剂的作用下聚合反应得到所述的含草酸酯基团的聚丙烯酸酯凝胶聚合物电解质。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，
8.一种准固态电池，包括正极、负极、隔膜以及含草酸酯基团的聚丙烯酸酯凝胶聚合物电解质，所述含草酸酯基团的聚丙烯酸酯凝胶聚合物电解质为
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8～9任一项所述准固态电池的制备方法，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种含草酸酯基团的聚丙烯酸酯凝胶聚合物电解质，包括含草酸酯基团的聚丙烯酸酯、锂盐、有机溶剂，所述含草酸酯基团的聚丙烯酸酯的结构式为：
2.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的凝胶聚合物电解质，其特征在于，所述含草酸酯基团的丙烯酸酯类单体由丙烯酸-羟烷基酯类化合物和草酰氯烷基酯在碱性化合物作用下通过酯化反应制得；
5.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质，其特征在于，
6.一种权利要求1～5任一项所述含草酸酯基团的聚丙烯酸酯凝胶聚合物电解质的制备方法，包括：将包含有含草酸酯基团的...
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