[發明專利]一種含有苷醇鏈和聚丙烯氰嵌段的共聚高分子、制備方法及應用

在審

• 申請號: 201711440035.7
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108164651A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 周敏;苑克國;趙越;付光輝
• 申請（專利權）人: 北京樂華鋰能科技有限公司
• 主分類號: C08F283/00
• 分類號: C08F283/00;C08F220/44;C08G65/337;C08G65/48;H01M10/0525;H01M10/0565
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 劉洪勛

本發明公開了一種含有苷醇鏈和聚丙烯氰嵌段的共聚高分子，所述共聚高分子由苷醇鏈、聚丙烯氰和連接基團組成。本發明也公開了一種含有苷醇鏈和聚丙烯氰嵌段共聚高分子的制備方法，按照以下步驟進行：將底物與鹵代酰鹵進行酰化反應，酰化反應完成后洗滌，制成單鹵代酯(mPEG?X)或雙鹵代酯(X?PEG?X)分子引發劑，所述底物為聚乙二醇單甲醚、聚乙二醇、二甘醇單甲醚、二甘醇、乙二醇單甲醚中的一種；將單鹵代酯(mPEG?X)或雙鹵代酯(X?PEG?X)分子引發劑、金屬鹽和配體作為反應體系，加入丙烯氰，進行原子轉移自由基聚合(ATRP)反應。本發明也公開了一種含有苷醇鏈和聚丙烯氰嵌段的共聚高分子在制備鋰離子電池的固態電解質中的應用以及鋰離子電池。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池領域，特別是一種含有苷醇鏈和聚丙烯氰嵌段的共聚高分子、制備方法及應用。

背景技術

當前，隨著各種便攜電子設備和電動交通工具的大力發展，作為這些設備和工具最主要能源動力供給裝置的鋰離子電池，越發凸顯的重要。高性能、安全可靠和長循環壽命的鋰離子電池是當前市場所急需的。其中固態電池相較于傳統的液體電池，具有能量密度高、體積小和安全性高等特點，是未來電池技術發展方向之一。作為固態電池核心部件之一的固態電解質的發展是提高固態電池性能的有效途徑之一。固態電解質不可燃、無腐蝕、不揮發、不漏液，同時也克服了鋰枝晶現象，搭載固態鋰電池的設備的自燃概率會大大降低。固態電解質主要分為兩大類，無機固態電解質和有機聚合物電解質。在有機聚合物電解質中，聚丙烯氰(Polyacrylonitrile，PAN)是重要一員，其具有較高的離子電導率(10^-3S cm^-1at 20℃)、良好的低溫工作性能和較高的鋰離子遷移數(0.6左右)，但是PAN 電解質與鋰金屬電極的相容性差。這一弊端限制了PAN固體電解質的廣泛應用。雖然通過PAN和一些電解質添加劑共混的方法，能從一定程度上改善PAN電解質的性能，但是已得到性能還不夠理想。

因鑒于此，特提出此發明。

發明內容

本發明的目的是提供一種含有苷醇鏈和聚丙烯氰嵌段共聚高分子材料以提高PAN類電解質的性能。

為了實現上述目的，本發明提供的一種含有苷醇鏈和聚丙烯氰嵌段的共聚高分子，其特征在于，所述共聚高分子由苷醇鏈、聚丙烯氰和連接基團組成。

優選地，所述共聚高分子包括式I或II中所示結構的至少一種：

式(I)中R₁為氫原子或甲基，R₂為氫原子或甲基，n為1～455的整數，m 為3～2830的整數,X基團為Br原子或Cl原子；

式(II)中R₁為氫原子或甲基，R₂為氫原子或甲基，n為1～455的整數， m₁為3～2830的整數，m₂為3～2830的整數,X基團為Br原子或Cl原子。

優選地，所述連接基團由鹵代酰鹵反應生成，所述鹵代酰鹵為2-溴異丁酰溴、 2-溴丙酰溴、溴代乙酰、2-氯異丁酰氯、2-氯丙酰氯和氯代乙酰氯中的一種。

另一方面，本發明提供一種上述的含有苷醇鏈和聚丙烯氰嵌段共聚高分子的制備方法，按照以下步驟進行：

(1)將底物與鹵代酰鹵進行酰化反應，酰化反應完成后洗滌，制成單鹵代酯(mPEG-X)或雙鹵代酯(X-PEG-X)分子引發劑，所述底物為聚乙二醇單甲醚、聚乙二醇、二甘醇單甲醚、二甘醇、乙二醇單甲醚中的一種；

(2)將單鹵代酯(mPEG-X)或雙鹵代酯(X-PEG-X)分子引發劑、金屬鹽和配體作為反應體系，加入丙烯氰，進行原子轉移自由基聚合(ATRP)反應。