[發(fā)明專利]一種固體聚合物電解質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010825384.6
• 申請日: 2020-08-17
• 公開（公告）號: CN111952664A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚強(qiáng)強(qiáng);婁平平;王鵬飛;董子杰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院過程工程研究所
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;H01M10/058;H01M10/0525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

1.一種固體聚合物電解質(zhì)，其特征在于，所述固體聚合物電解質(zhì)包括鋰鹽和硫化的聚有機(jī)硅氧烷-聚乙二醇嵌段共聚物。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體聚合物電解質(zhì)，其特征在于，所述聚有機(jī)硅氧烷-聚乙二醇嵌段共聚物通過含有硅氫官能團(tuán)的聚有機(jī)硅氧烷和端基為雙鍵的聚乙二醇進(jìn)行硅氫加成反應(yīng)得到。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體聚合物電解質(zhì)，其特征在于，所述含有硅氫官能團(tuán)的聚有機(jī)硅氧烷的數(shù)均分子量為5×10²～5×10⁴；

優(yōu)選地，所述含有硅氫官能團(tuán)的聚有機(jī)硅氧烷中硅氫鏈節(jié)占總鏈節(jié)數(shù)的0.1％-0.7％；

優(yōu)選地，所述端基為雙鍵的聚乙二醇的數(shù)均分子量為2×10²～2×10⁴；

優(yōu)選地，所述含有硅氫官能團(tuán)的聚有機(jī)硅氧烷和端基為雙鍵的聚乙二醇的物質(zhì)的量之比為(0.5～1.3):1。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的固體聚合物電解質(zhì)，其特征在于，所述氫化加成反應(yīng)在鉑催化劑的存在下進(jìn)行；

優(yōu)選地，所述鉑催化劑包括Speier催化劑和/或Karstedt催化劑；

優(yōu)選地，所述鉑催化劑的用量為含有硅氫官能團(tuán)的聚有機(jī)硅氧烷和端基為雙鍵的聚乙二醇總質(zhì)量的0.1～0.3％；

優(yōu)選地，所述硅氫加成反應(yīng)的溶劑包括甲苯、四氫呋喃、二氯甲烷或正己烷中的任意一種或至少兩種組合。

5.根據(jù)權(quán)利要求2-4中任一項(xiàng)所述的固體聚合物電解質(zhì)，其特征在于，所述硅氫加成反應(yīng)的溫度為50～90℃，優(yōu)選50～80℃，進(jìn)一步優(yōu)選60～80℃；

優(yōu)選地，所述硅氫加成反應(yīng)的時(shí)間為5～24h，優(yōu)選8～12h；

優(yōu)選地，在所述硅氫加成反應(yīng)結(jié)束之后，進(jìn)行除溶劑和干燥步驟。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的固體聚合物電解質(zhì)，其特征在于，所述鋰鹽包括六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟砷酸鋰、三氟甲磺酸鋰或二(三氟甲基黃酰)亞胺鋰中的任意一種或至少兩種組合。

7.一種根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的固體聚合物電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：將聚有機(jī)硅氧烷-聚乙二醇嵌段共聚物與鋰鹽混合，進(jìn)行硫化反應(yīng)，得到所述固體聚合物電解質(zhì)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述硫化反應(yīng)在鉑催化劑的存在下進(jìn)行，優(yōu)選所述鉑催化劑包括Speier催化劑和/或Karstedt催化劑；

優(yōu)選地，所述硫化反應(yīng)中鉑催化劑的用量為所述聚有機(jī)硅氧烷-聚乙二醇嵌段共聚物質(zhì)量的0.1％-0.7％，優(yōu)選0.2％～0.4％；

優(yōu)選地，所述硫化反應(yīng)在硫化劑的存在下進(jìn)行；

優(yōu)選地，所述硫化劑包括四甲基四乙烯基環(huán)四硅氧烷、乙烯基硅油或四甲基二乙烯基硅氧烷中的任意一種或至少兩種組合；

優(yōu)選地，所述硫化劑的用量為所述聚有機(jī)硅氧烷-聚乙二醇嵌段共聚物質(zhì)量的1％～6％，優(yōu)選2％～4％。

9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的制備方法，其特征在于，所述硫化反應(yīng)的溫度為40～90℃，優(yōu)選50～80℃；

優(yōu)選地，所述硫化反應(yīng)的時(shí)間為4～24h，優(yōu)選6～14h；

優(yōu)選地，所述硫化反應(yīng)的反應(yīng)體系中，鋰鹽占所述聚有機(jī)硅氧烷-聚乙二醇嵌段共聚物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1～8％，優(yōu)選3～5％。

10.一種鋰電池，其特征在于，所述鋰電池中包含權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的固態(tài)聚合物電解質(zhì)。