[發(fā)明專利]一種多功能化聚合物、其制備方法及應(yīng)用有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810648703.3 | 申請日： | 2018-06-22 |
| 公開（公告）號： | CN109053976B | 公開（公告）日： | 2020-05-19 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 薛志剛;肖逐流;周炳華;左偲;周興平;解孝林 | 申請（專利權(quán)）人： | 華中科技大學(xué) |
| 主分類號： | C08F293/00 | 分類號： | C08F293/00;H01M10/0565 |
| 代理公司： | 華中科技大學(xué)專利中心 42201 | 代理人： | 曹葆青;李智 |
| 地址： | 430074 湖北*** | 國省代碼： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 多功能 聚合物 制備 方法 應(yīng)用 | ||
本發(fā)明屬于聚合物電解質(zhì)材料領(lǐng)域，更具體地，涉及一種多功能化聚合物、其制備方法及在制備電解質(zhì)中的應(yīng)用。該聚合物包括含環(huán)形聚氧化乙烯的交聯(lián)聚合物核和含直鏈聚氧化乙烯的鏈臂，鏈臂通共價鍵連接在交聯(lián)聚合物核上，鏈臂徑向排列呈星形。該多功能化的聚合物應(yīng)用于制備電解質(zhì)，由于聚合物中的環(huán)形結(jié)構(gòu)可以容納更多的鋰離子、鈉離子或鉀離子，同時星形聚合物的交錯鏈臂使離子的傳導(dǎo)更為高效，如此得到一種有著多途徑離子傳輸通道的電解質(zhì)材料。該電解質(zhì)材料中的環(huán)形PEO結(jié)構(gòu)、交聯(lián)結(jié)構(gòu)以及星形結(jié)構(gòu)都可降低PEO的結(jié)晶度，如此有望解決室溫下鋰離子遷移困難、離子電導(dǎo)率低的問題。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于聚合物電解質(zhì)材料領(lǐng)域，更具體地，涉及一種多功能化的可以促進(jìn)鋰、鈉及鉀離子傳導(dǎo)的聚合物、其制備方法及在電解質(zhì)中的應(yīng)用。
背景技術(shù)
能源一直是人類社會生產(chǎn)、生活中不可或缺的一部分。有限的地球資源迫使人們不斷尋找各種方法來提高對能源的利用率，采用充放電次數(shù)可達(dá)數(shù)千次到上萬次的經(jīng)濟(jì)實用型充電電池是有效的途徑之一。與傳統(tǒng)的鉛酸電池和鎳鎘電池相比，鋰離子電池以其高能量密度、低自放電率、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點越來越廣泛地應(yīng)用于人們的生活中。電解質(zhì)是鋰離子電池中的關(guān)鍵材料。目前大規(guī)模商業(yè)化的鋰電池普遍采用液態(tài)電解質(zhì)，易泄露、易燃燒、易爆炸等安全問題制約了該類電解質(zhì)的進(jìn)一步應(yīng)用。而固態(tài)聚合物電解質(zhì)具有安全性能好、能量密度高、工作溫度區(qū)間廣、循環(huán)壽命長等優(yōu)點，有著十分重要的應(yīng)用前景。
聚氧化乙烯基固態(tài)聚合物電解質(zhì)是研究最早、最多的一類聚合物電解質(zhì)材料，但其高結(jié)晶性造成的室溫下鋰離子遷移困難、離子電導(dǎo)率低等問題有待解決。在以往的研究中降低PEO結(jié)晶度的方法有物理方法如共混、添加納米粒子和化學(xué)方法如合成嵌段聚合物、交聯(lián)聚合物等，但是在解決聚氧化乙烯基聚合物的高結(jié)晶性導(dǎo)致的鋰離子遷移困難、離子電導(dǎo)率低等問題上效果不夠理想。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種多功能化聚合物、其制備方法及其在電解質(zhì)中的應(yīng)用，其目的在于通過設(shè)計構(gòu)建含環(huán)形聚氧化乙烯(PEO)結(jié)構(gòu)的交聯(lián)聚合物核和含直鏈聚氧化乙烯的鏈臂組成的星形聚合物，將其用于制備電解質(zhì)，由此解決現(xiàn)有技術(shù)的聚氧化乙烯基聚合物的高結(jié)晶性導(dǎo)致的鋰離子遷移困難、離子電導(dǎo)率低等的技術(shù)問題。
為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種多功能化聚合物，該聚合物包括含環(huán)形聚氧化乙烯的交聯(lián)聚合物核和含直鏈聚氧化乙烯的鏈臂，所述鏈臂通過共價鍵連接在所述交聯(lián)聚合物核上，所述含環(huán)形聚氧化乙烯的交聯(lián)聚合物核與外圍連接的鏈臂構(gòu)成星形聚合物。
優(yōu)選地，該聚合物分子結(jié)構(gòu)通式如式(一)所示：
其中，x:y＝1:4～1:5，z為1～11的整數(shù)，R1、R2……Rm為所述鏈臂，m為不小于30的整數(shù)，所述鏈臂的結(jié)構(gòu)通式如式(二)所示：
其中，n為22～113的整數(shù)。
優(yōu)選地，所述含環(huán)形聚氧化乙烯的交聯(lián)聚合物核是由兩端帶雙鍵的丙烯酸酯類單體和交聯(lián)劑交聯(lián)得到，其中，所述兩端帶雙鍵的丙烯酸酯類單體為聚乙二醇二甲基丙烯酸酯，分子結(jié)構(gòu)如式(三)所示：
其中,z為1～11的整數(shù)，所述聚乙二醇二甲基丙烯酸酯的分子量為330～750；
優(yōu)選地，所述交聯(lián)劑為乙二醇二甲基丙烯酸酯，分子結(jié)構(gòu)如式(四)所示：
按照本發(fā)明的另一個方面，提供了一種多功能聚合物的制備方法，包括如下步驟：
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