[發明專利]離子液體化合物及制備方法、離子液體聚合物以及含該聚合物的聚合物固態電解質

有效

• 申請號: 201610864105.0
• 申請日: 2016-09-29
• 公開（公告）號: CN107879976B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 宋威;謝靜;馬永軍;易觀貴;歷彪;郭姿珠
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: C07D233/58
• 分類號: C07D233/58;H01M10/0565;C08F112/14;C08F114/18;C08F116/16;C08F120/38;C08F118/10
• 代理公司: 北京英創嘉友知識產權代理事務所(普通合伙) 11447
• 代理人: 耿超;周建秋

本公開涉及一種離子液體化合物及制備方法、離子液體聚合物以及含該聚合物的聚合物固態電解質，具體地本公開提供了式(1)所示的結構的離子液體化合物及其制備方法，并且提供了式(24)所示的結構的離子液體聚合物及其制備方法，該離子液體化合物和離子液體聚合物的陰離子中心為配位能力較弱的全氟磺酰亞胺離子，減小了陰離子中心對Li⁺的束縛能力，提高了含有該離子液體聚合物的聚合物固態電解質的電導率和Li⁺遷移數；本公開的離子液體聚合物與鋰鹽復合后形成含有離子液體?聚離子液體復合物的聚合物固態電解質，離子液體?聚離子液體復合物具有微液相結構，能進一步提升電解質的電導率以及Li⁺遷移數。

技術領域

本公開涉及聚合物電解質領域，具體地，涉及一種離子液體化合物及制備方法、離子液體聚合物、其用途以及含該聚合物的聚合物固態電解質。

背景技術

聚合物電解質由聚合物和鋰鹽復合而成，聚合物鋰離子電池可以避免傳統鋰離子電池中的有機液體電解質在使用過程中容易發生漏液和爆炸的缺陷，具有可塑性靈活、體積小、安全性能好和可大規模工業化生產等優點，因此受到人們廣泛的關注。但現有的聚合物電解質室溫電導率較低，無法滿足應用要求。離子液體室溫下通常為液態，并且具有黏度低、不揮發、不燃燒、毒性小、室溫電導率高及電化學窗口寬等特點，因此離子液體適合作為電池的電解質，并且離子液體作為電解質的鋰離子電池的安全性較有機電解質電池要高，但是現有的離子液體鋰離子電池無法滿足電池向輕量化、薄膜化及形狀任意化發展的方向。因此，將離子液體和聚合物相結合，制備固態離子液體聚合物是提高聚合物電解質的電導率及鋰離子電池使用的安全性和穩定性的重要途徑。

現有的聚合物固態電解質主要包括：(1)聚離子液體類聚合物固態電解質，這類電解質是由含有預聚合單元的離子液體和小分子鋰鹽經過聚合之后形成的含小分子鋰鹽的聚合物復合物。目前該技術方案主要集中于聚陽離子型聚離子液體；(2)含氧化乙烯鏈段類聚合物固態電解質，這類電解質是以含氧化乙烯鏈段作為導電單元的一類聚合物，如PEO等；其中往往含有小分子鋰鹽，如：LiTFSI、LiFSI等。其與聚離子液體類聚合物固態電解質的主要區別是聚合物鏈中基本上不含有離子片段。上述現有的聚合物固態電解質中，由于聚離子液體和含氧化乙烯鏈段的聚合物的玻璃化轉變溫度普遍較高，會導致聚合物鏈段運動較弱，進而離子遷移慢、電導率低；同時由于在聚合物電解質中同時會存在有機陽離子、陰離子以及小分子鋰鹽的陰離子，其在電場的作用下也會發生離子遷移，因而Li⁺遷移數較低。

發明內容

本公開的目的是提供一種離子液體化合物、其制備方法，以及一種離子液體聚合物和含有該離子液體聚合物的聚合物固態電解質，含有該離子液體聚合物的聚合物固態電解質可以解決現有的聚合物固態電解質離子遷移慢、電導率低的技術問題。

為了實現上述目的，一方面，本公開提供一種離子液體化合物，該化合物具有如下式(1)所示的結構：

其中，Z各自獨立地為C_mH_2m、C_mF_2m、(CH₂CH₂O)_m、(OCH₂CH₂)_m、

k各自獨立地為1-5的整數，m各自獨立地為1-20的整數；

R_f為C_hF_2h+1，h為0-10的整數；R_f1、R_f2和R_f3各自獨立地為C_iH_2i+1或C_iF_2i+1，i為0-10的整數；