【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于二次电池，具体涉及一种侧链含酯基的聚丙烯酰胺凝胶聚合物电解质及其制备方法和在准固态二次锂电池中的应用。
技术介绍
1、随着高能量存储技术需求的不断提高，传统锂离子电池(libs)正接近理论能量密度极限，已不能满足各种电子设备和电动汽车的应用需求，其中采用高电压、高容量正极材料是提高锂电池能量密度最直接有效的方法之一。但是传统的电解液电化学稳定窗口低，无法匹配高压正极，极大地阻碍了高电压正极材料的实际应用。并且传统电解液存在使用中容易泄露的风险。
2、凝胶聚合物电解质既具有固态电解质的高安全性，又具有液态电解质的高离子电导率，还可以通过引入特殊官能团调控正极与电解质界面电化学稳定性，减少活性物质与电解质之间的有害寄生反应。因此开发具有特殊官能团、且在高电压下能构筑稳定界面的凝胶聚合物电解质具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术提出一种侧链含有酯基的聚丙烯酰胺凝胶聚合物电解质，主链为丙烯酰胺单体，侧链引入碳酸酯基团和/或草酸酯基团，通过热引发进行聚合反应，其中聚合物链上的酰胺基团之间可以形成氢键作用，形成聚合物链间的网络状结构，加强聚合物结构的机械性能，有利于聚合物吸收和固定液体电解质，构建稳定的聚合物基半固态电解质。本专利技术所提供的侧链含碳酸酯基团和/或草酸酯基团的聚丙烯酰胺凝胶聚合物电解质具有高的抗氧化能力和高的离子电导率，可以长时间的兼容高电压的正极材料(包括三元正极和钴酸锂)。本专利技术中凝胶聚合物电解质的制备工艺简单，操作简便，聚合物材料用量
2、本专利技术的目的之一在于提供一种侧链含酯基的聚丙烯酰胺凝胶聚合物电解质，包含：侧链含有碳酸酯基团和/或草酸酯基团的聚丙烯酰胺、锂盐、有机溶剂s1。
3、以所述侧链含酯基的聚丙烯酰胺凝胶聚合物电解质的总重为100wt％来计，所述侧链含有碳酸酯基团和/或草酸酯基团的聚丙烯酰胺的含量为10～80wt％，优选为10～70wt％，更优选为10～30wt％；所述锂盐的含量为5～70wt％，优选为10～50wt％，更优选为10～30wt％；所述有机溶剂s1的含量为5～80wt％，优选为10～70wt％，更优选为30～65wt％。
4、本专利技术提供的侧链含酯基的聚丙烯酰胺凝胶聚合物电解质中：
5、所述的锂盐选自无机锂盐、有机锂盐中的至少一种，优选自高氯酸锂(liclo4)、四氟硼酸锂(libf4)、六氟砷酸锂(liasf6)、六氟磷酸锂(lipf6)、双草酸硼酸锂(libob)、二氟草酸硼酸锂(lidfob)、双二氟磺酰亚胺锂(lifsi)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(litfsi)中的至少一种，更优选自六氟磷酸锂(lipf6)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(litfsi)中的至少一种；
6、所述的有机溶剂s1选自直链碳酸酯、环状碳酸酯中的至少一种，优选自碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸二丙酯(dpc)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸甲丙酯(mpc)、碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯酯(pc)、碳酸1,2-丁烯酯(bc)、氟代碳酸乙烯酯(fec)、碳酸乙烯亚乙酯(vec)、碳酸亚乙烯酯(vc)中的至少一种；
7、所述侧链含有碳酸酯基团和/或草酸酯基团的聚丙烯酰胺的结构式为式(ⅰ)和/或式(ⅱ)：
8、
9、式(ⅰ)和式(ⅱ)中的a相同或不同，a为0～4之间的整数，优选为0～2之间的整数；式(ⅰ)和式(ⅱ)中的b相同或不同，b为1～8之间的整数，优选为1～4之间的整数；式(ⅰ)中，c为1～8之间的整数，优选为1～4之间的整数；m为1～500000之间的整数，优选为1～100000之间的整数；式(ⅱ)中，d为1～8之间的整数，优选为1～4之间的整数；n为1～500000之间的整数，优选为1～100000之间的整数。
10、所述侧链含有碳酸酯基团和/或草酸酯基团的聚丙烯酰胺的数均分子量为500～900000，优选为3000～800000，更优选为4000～700000。
11、据本专利技术，所述侧链含有碳酸酯基团和/或草酸酯基团的聚丙烯酰胺由含碳酸酯基团的丙烯酰胺单体和/或含草酸酯基团的丙烯酰胺单体聚合得到，含碳酸酯基团的丙烯酰胺单体和/或含草酸酯基团的丙烯酰胺单体通过热引发聚合反应，得到侧链含有碳酸酯基团和/或草酸酯基团的聚丙烯酰胺；
12、其中，所述含碳酸酯基团的丙烯酰胺单体和所述含草酸酯基团的丙烯酰胺单体的结构式分别如式(ⅲ)和式(ⅳ)所示：
13、
14、式(ⅲ)和式(ⅳ)中的a相同或不同，a为0～4之间的整数，优选为0～2之间的整数；式(ⅲ)和式(ⅳ)中的b相同或不同，b为1～8之间的整数，优选为1～4之间的整数；式(ⅲ)中，c为1～8之间的整数，优选为1～4之间的整数；式(ⅳ)中，d为1～8之间的整数，优选为1～4之间的整数。
15、其中，所述式(ⅲ)的含碳酸酯基团的丙烯酰胺单体和所述式(ⅳ)的含草酸酯基团的丙烯酰胺单体由n-(羟烷基)-丙烯酰胺类化合物分别和氯甲酸烷基酯、草酰氯烷基酯在碱性化合物作用下通过酰化反应制得。
16、由n-(羟烷基)-丙烯酰胺类化合物和氯甲酸烷基酯反应制备式(ⅲ)含碳酸酯基团的丙烯酰胺单体的反应如下：
17、
18、其中，n-(羟烷基)-丙烯酰胺类化合物和氯甲酸烷基酯的摩尔比为1：(0.8～1.6)，优选为1：(1～1.2)。
19、由n-(羟烷基)-丙烯酰胺类化合物和草酰氯烷基酯反应制备式(ⅳ)含草酸酯基团的丙烯酰胺单体的反应如下：
20、
21、其中，n-(羟烷基)-丙烯酰胺类化合物和草酰氯烷基酯的摩尔比为1：(0.8～1.6)，优选为1：(1～1.2)。
22、具体地，所述n-(羟烷基)-丙烯酰胺类化合物的结构式如式(ⅴ)所示：
23、
24、式(ⅴ)中，a为0～4之间的整数，b为1～8之间的整数；优选地，a为0～2之间的整数，b为1～4之间的整数；
25、所述氯甲酸烷基酯的结构式如式(ⅵ)所示：
26、
27、式(ⅵ)中，c为1～8之间的整数，优选为1～4之间的整数；x1为cl；
28、所述草酰氯烷基酯的结构式如式(ⅶ)所示：
29、
30、式(ⅶ)中，d为1～8之间的整数，优选为1～4之间的整数；x2为cl；
31、所述的碱性化合物选自有机胺类化合物、含氮杂环化合物的至少一种，优选自三乙胺、吡啶中的至少一种；
32、所述碱性化合物与n-(羟烷基)-丙烯酰胺类化合物的质量比为(1.0～1.8):1，优选为(1.0～1.3):1；
33、所述酰化反应中还加入溶剂s2，所述的溶剂s2选自二氯甲烷、氯仿、四氢呋喃中的至少一种；所述溶剂s2的用量没有特别限定，可以在较大的范围内进行调整，只要能够实现反应物充分接触反应即可；
34、所述酰本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种侧链含酯基的聚丙烯酰胺凝胶聚合物电解质，包含：侧链含有碳酸酯基团和/或草酸酯基团的聚丙烯酰胺、锂盐、有机溶剂S1。
2.根据权利要求1所述的侧链含酯基的聚丙烯酰胺凝胶聚合物电解质，其特征在于，以所述侧链含酯基的聚丙烯酰胺凝胶聚合物电解质的总重为100wt％来计，所述侧链含有碳酸酯基团和/或草酸酯基团的聚丙烯酰胺的含量为10～80wt％，优选为10～70wt％，更优选为10～30wt％；所述锂盐的含量为5～70wt％，优选为10～50wt％，更优选为10～30wt％；所述有机溶剂S1的含量为5～80wt％，优选为10～70wt％，更优选为30～65wt％。
3.根据权利要求1所述的侧链含酯基的聚丙烯酰胺凝胶聚合物电解质，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的侧链含酯基的聚丙烯酰胺凝胶聚合物电解质，其特征在于，所述侧链含有碳酸酯基团和/或草酸酯基团的聚丙烯酰胺由含碳酸酯基团的丙烯酰胺单体和/或含草酸酯基团的丙烯酰胺单体聚合得到，其中，所述含碳酸酯基团的丙烯酰胺单体和所述含草酸酯基团的丙烯酰胺单体的结构式分别如式(Ⅲ)和式(Ⅳ)所示：
...【技术特征摘要】
1.一种侧链含酯基的聚丙烯酰胺凝胶聚合物电解质，包含：侧链含有碳酸酯基团和/或草酸酯基团的聚丙烯酰胺、锂盐、有机溶剂s1。
2.根据权利要求1所述的侧链含酯基的聚丙烯酰胺凝胶聚合物电解质，其特征在于，以所述侧链含酯基的聚丙烯酰胺凝胶聚合物电解质的总重为100wt％来计，所述侧链含有碳酸酯基团和/或草酸酯基团的聚丙烯酰胺的含量为10～80wt％，优选为10～70wt％，更优选为10～30wt％；所述锂盐的含量为5～70wt％，优选为10～50wt％，更优选为10～30wt％；所述有机溶剂s1的含量为5～80wt％，优选为10～70wt％，更优选为30～65wt％。
3.根据权利要求1所述的侧链含酯基的聚丙烯酰胺凝胶聚合物电解质，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的侧链含酯基的聚丙烯酰胺凝胶聚合物电解质，其特征在于，所述侧链含有碳酸酯基团和/或草酸酯基团的聚丙烯酰胺由含碳酸酯基团的丙烯酰胺单体和/或含草酸酯基团的丙烯酰胺单体聚合得到，其中，所述含碳酸酯基团的丙烯酰胺单体和所述含草酸酯基团的丙烯酰胺单体的结构式分别如式(ⅲ)和式(ⅳ)所示：
5.根据权利要求4所述的侧链含酯基的聚丙烯酰胺凝胶聚合物电解质，其特征在于...
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