[發(fā)明專利]一種碳酸亞乙烯酯及聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯基聚合物電解質(zhì)及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710618554.1
• 申請(qǐng)日: 2017-07-26
• 公開（公告）號(hào): CN107492680B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白永平;趙彥彪;安茂忠;陳國(guó)榮;白楊;李衛(wèi)東;席丹;殷曉芬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)無(wú)錫新材料研究院;無(wú)錫海特新材料研究院有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/056
• 分類號(hào): H01M10/056;H01M10/0565;H01M10/0525;C08G64/30
• 代理公司: 北京中恒高博知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11249
• 代理人: 陸菊華

本發(fā)明公開了一種碳酸亞乙烯酯及聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯基聚合物電解質(zhì)及其制備方法，所述電解質(zhì)，其特征在于，鋰鹽分散在固態(tài)聚合物基體內(nèi)，所述固態(tài)聚合物基體中鋰鹽的含量為5～50wt％；所述固態(tài)聚合物基體為聚碳酸亞乙烯酯與聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯共聚物、或者聚碳酸亞乙烯酯及聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯與骨架單體的共聚物。本發(fā)明的固態(tài)聚合物電解質(zhì)制備簡(jiǎn)單，室溫電導(dǎo)率高，可作為鋰離子電池的電解質(zhì)使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電解質(zhì)領(lǐng)域，具體涉及一種碳酸亞乙烯酯及聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯基聚合物電解質(zhì)及其制備方法。

背景技術(shù)

大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)已經(jīng)成為未來(lái)智能電網(wǎng)的重要組成部分，開發(fā)高效儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)于提高現(xiàn)有發(fā)電系統(tǒng)的利用效率、電力質(zhì)量和促進(jìn)可再生能源廣泛應(yīng)用具有重大社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。儲(chǔ)能技術(shù)中最具有工業(yè)化推廣前景的技術(shù)之一是電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)，鋰離子電池因其質(zhì)量輕、比能量/比功率高、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)被視為最具競(jìng)爭(zhēng)力的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)之一，而且在儲(chǔ)能各環(huán)節(jié)中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。但目前大規(guī)模商業(yè)化的鋰離子二次電池普遍采用有機(jī)碳酸酯類的液態(tài)電解質(zhì)，易泄露、易燃燒、易爆炸，限制了其進(jìn)一步應(yīng)用。

聚合物電解質(zhì)電池具有安全性能好、能量密度高、工作溫度區(qū)間廣、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的認(rèn)可，是鋰離子電池領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

到目前為止，鋰離子電池常用的聚合物電解質(zhì)主要包括：聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚丙烯腈、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氧乙烯、聚氧丙烯等。可是這些聚合物都有一定的缺點(diǎn)：聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚丙烯腈、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯常用來(lái)作為凝膠聚合物電解質(zhì)，凝膠聚合物電解質(zhì)具有較高的離子電導(dǎo)率，但由于采用了小分子增塑劑，同樣會(huì)有燃燒爆炸的安全問(wèn)題。聚氧乙烯、聚氧丙烯可以用來(lái)作為全固態(tài)聚合物電解質(zhì)，然而，低的離子電導(dǎo)率限制了它們的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種高電導(dǎo)率的聚合物電解質(zhì)及其制備方法。即，本發(fā)明提供一種碳酸亞乙烯酯及聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯基聚合物電解質(zhì)，其特征在于，鋰鹽分散在固態(tài)聚合物基體內(nèi)，所述固態(tài)聚合物基體中鋰鹽的含量為5～50wt％；

所述固態(tài)聚合物基體為聚碳酸亞乙烯酯與聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯共聚物、或者聚碳酸亞乙烯酯及聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯與骨架單體的共聚物。

其中，所述聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯分子量為200-20000。

此外，所述骨架單體為馬來(lái)酸酐(MAH)、烯丙基-1,3-磺酸內(nèi)酯(PST)、醋酸乙烯酯(VA)、丙烯腈(AN)、丙烯酰胺(AM)、氰基丙烯酸酯(ECA)、丙烯酸鋰(LiMAA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸酯衍生物中的至少一種。

此外，所述鋰鹽為高氯酸鋰、六氟磷酸鋰、二草酸硼酸鋰、六氟砷酸鋰、四氟硼酸鋰、三氟甲基磺酸鋰、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰和雙氟磺酰亞胺鋰中的至少一種。

此外，在聚碳酸亞乙烯酯及聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯分別與骨架單體的共聚物中，碳酸亞乙烯酯及聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯結(jié)構(gòu)單元在共聚物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％-100％；在所述的碳酸亞乙烯酯與聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯共聚物中，碳酸亞乙烯酯與聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯的質(zhì)量比為1:9-9:1。

此外，所述聚合物電解質(zhì)還含有1～50wt％的無(wú)機(jī)填料及/或快離子導(dǎo)體，所述聚合物電解質(zhì)優(yōu)選含有1～20wt％的無(wú)機(jī)填料及/或快離子導(dǎo)體，更優(yōu)選含有5～10wt％。