[發明專利]一種基于功能化硼酸鋰鹽的鋰單離子傳導聚合物電解質

有效

• 申請號: 201710110634.6
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106935904B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 肖敏;鄧魁榮;孟躍中;楊凱;鐘雷;王拴緊;韓東梅;任山;黃旭霞
• 申請（專利權）人: 中山大學;東莞市豐邦新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;H01M2/16;H01M4/62;H01M10/42;H01M10/0525;C08F130/06;C08F230/06;C08F222/20
• 代理公司: 廣州市深研專利事務所 44229
• 代理人: 姜若天

本發明公開了一種基于功能化硼酸鋰鹽的鋰單離子傳導聚合物電解質。由含有雙鍵的功能化硼酸鋰鹽與含有巰基的化合物進行烯?巰點擊反應、或者由含有雙鍵的功能化硼酸鋰鹽與同時與含有巰基的化合物和含有雙鍵的聚醚進行多元烯?巰點擊反應，制成線性或網絡狀的全固態或者凝膠電解質。本發明制備的鋰單離子傳導聚合物電解質具有合成簡單易行、原料便宜易得、室溫電導率高、鋰離子遷移數高、電化學窗口寬等優點，用本發明提供的電解質組裝的鋰電池安全性好，倍率性能好，循環壽命高且穩定。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池電解質領域，涉及鋰單離子傳導聚合物電解質及其制備方法。更具體的，涉及一種基于功能化硼酸鋰鹽的鋰單離子傳導聚合物電解質。

背景技術

隨著智能手機、智能移動設備、電動汽車、混合動力汽車的快速發展，對鋰電池的能量密度，安全性能要求越來越高。電解質作為鋰電池的一個重要組成部分，對電池性能有重要影響。理想的電解質要求具有離子電導率高，鋰離子遷移數高，電化學窗口寬，熱穩定性好、機械強度高、安全性好等特性。

傳統的鋰離子電池使用的是液體電解質，通常由有機液體與鋰鹽組成。而這些有機液體如碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、乙烯碳酸酯(EC)等是易燃易爆物質，在鋰離子電池的使用中存在諸多安全隱患(如燃燒、爆炸、泄漏等)。

聚合物電解質由具有離子傳導能力的聚合物與鋰鹽復合而成，比液體電解質具有更好的安全性，而且可以同時作為電解質和隔膜使用。但是一般聚合物電解質是雙離子導體，即鋰離子和陰離子在充放電過程都會遷移。但是由于鋰離子與聚合物有絡合，遷移速率比陰離子慢很多，由鋰離子所傳遞的電流低至只占五分之一，相應的鋰離子遷移數通常在0.2～0.5之間。且陰離子與電極沒有反應，在電極處累積造成濃差極化，會造成阻抗增大，阻礙鋰離子的傳導，降低電池的能量效率。

鋰單離子傳導聚合物電解質是指將鋰鹽中的陰離子固定到高分子鏈上，高分子鏈由于分子量和體積巨大而遷移困難，這樣就限制了陰離子的移動，僅有鋰離子發生遷移，離子遷移數理論上可以接近1。

現在國內外鋰單離子傳導聚合物電解質的研究工作很多，但是多存在合成步驟繁瑣、室溫電導率較低、機械強度和成膜性能較差等問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，用簡單易行、低成本的方法制備離子電導率高、離子遷移數高的鋰單離子傳導聚合物電解質。

本發明的上述目的通過以下技術方法來解決：一種基于功能化硼酸鋰鹽的鋰單離子傳導聚合物電解質，由含有雙鍵的功能化硼酸鋰鹽與含有巰基的化合物進行烯-巰點擊反應、或者由含有雙鍵的功能化硼酸鋰鹽與同時與含有巰基的化合物和含有雙鍵的聚醚在增塑劑中進行多元烯-巰點擊反應，制成線性或網絡狀的全固態或者凝膠電解質。

本發明的基于功能化硼酸鋰鹽的鋰單離子傳導聚合物電解質，其制備方法為原位反應生成或者反應完成之后再成膜進行應用。

優選地，上述含有雙鍵的功能化硼酸鋰鹽的結構如式(Ⅰ)所示：

其中，所述R₁,R₂相同或者不同，均選自C1～C4的直鏈飽和烷烴；

優選地，上述的含有巰基的化合物的分子內有1～5個巰基。

優選地，上述的含有雙鍵的聚醚的分子內有1～5個雙鍵。

優選地，上述的烯-巰點擊反應，其使用的引發劑為光引發劑或者熱引發劑。

進一步地，上述的增塑劑為碳酸酯類溶劑、醚類溶劑或酯類溶劑。

進一步地，本發明提供的基于功能化硼酸鋰鹽的鋰單離子傳導聚合物電解質可以作為鋰離子二次電池的電解質使用。