[發(fā)明專利]全固態(tài)聚合物電解質(zhì)的制備方法及制得的產(chǎn)物

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011602801.7
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112745474B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱文婷;石波;嚴雪楓;丁楚雄
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥國軒高科動力能源有限公司
• 主分類號: C08G18/75
• 分類號: C08G18/75;C08G18/64;C08G18/48;C08G18/12;C08G18/32;C08H7/00;H01M10/0565
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34124
• 代理人: 葉濛濛

本發(fā)明公開一種全固態(tài)聚合物電解質(zhì)的制備方法，涉及全固態(tài)聚合物電解質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域，全固態(tài)聚合物電解質(zhì)制備方法包括以下步驟：環(huán)氧氯丙烷改性木質(zhì)素得到功能型木質(zhì)素；二異氰酸酯與側(cè)鏈型非離子親水二元醇、ELG、小分子擴鏈劑、催化劑混合后加熱反應(yīng)，加水乳化后再加入胺擴鏈劑進行后擴鏈，即制得一種新型多元醇基非離子水性聚氨酯乳液；向制得的非離子聚氨酯乳液中加入鋰鹽，真空干燥后放入手套箱中靜置。本發(fā)明還提供上述制備方法制得的全固態(tài)聚合物電解質(zhì)。本發(fā)明的有益效果在于：聚合物電解質(zhì)具有良好的力學性能及柔順性，提升了電池的電化學穩(wěn)定性及循環(huán)性能，有望在固態(tài)鋰離子電池領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及全固態(tài)聚合物電解質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種全固態(tài)聚合物電解質(zhì)的制備方法及制得的產(chǎn)物。

背景技術(shù)

鋰電池因其能量密度高而被公認為最重要的儲能系統(tǒng)之一。傳統(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池得到了廣泛的研究并取得了巨大的成功，廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備、混合動力、電動汽車等不同領(lǐng)域。盡管液體電解質(zhì)具有高的離子導電性和極好的潤濕性，但其存在熱穩(wěn)定性差、易燃性高和泄漏等安全問題。

全固態(tài)聚合物電解質(zhì)是一種新型的電解質(zhì)，能夠像液態(tài)電池電解質(zhì)一樣，具有傳輸鋰離子的功能，并且其暴露在空氣中也不會燃燒爆炸；同時，其低自放電速率、良好的柔韌性、環(huán)境友好，可以與鋰金屬陽極一同使用，較高的能量密度和優(yōu)異的安全性與穩(wěn)定性等優(yōu)點，讓聚合物電解質(zhì)成為了下一代能源技術(shù)研發(fā)的主要方向。盡管全固態(tài)聚合物電解質(zhì)具有上述優(yōu)點，但是其電導率低、界面電阻高，限制了電解質(zhì)的大規(guī)模應(yīng)用。

聚氨酯(PU)因其優(yōu)異耐磨性、成膜性、可設(shè)計性等，在不同領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。水性聚氨酯(WPUs)不僅具有上述大部分優(yōu)勢，而且 VOC排放水平低，制造成本低，低污染。但是，WPUs較差的力學性能以及離子導電率制約了其在聚合物電池領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，需要對其進行改性，如公開號為CN105304939A的專利公開一種高嶺土復合改性水性聚氨酯固態(tài)電解質(zhì)，將高嶺土進行親水改性，再共混偶聯(lián)到非離子水性聚氨酯結(jié)構(gòu)中。另一方面，制備WPU主要原料之一的大分子多元醇源于石油的提煉，而全球的目光正逐漸聚焦在日益減少的石油資源和日益嚴格的環(huán)境上，研究人員正將研究方向逐漸轉(zhuǎn)向自然可再生資源。Madbouly等用蓖麻油合成水性聚氨酯分散體。Lu和Lorock以大豆油為原料合成了WPU。

木質(zhì)素是目前世界含量最為豐富的有機多聚物之一，含有多種官能團結(jié)構(gòu)，包括脂肪族羥基和芳香族羥基等，這些反應(yīng)基團的存在使其有潛能用于制備木質(zhì)素基聚氨酯，從而替代非可再生的石油基多元醇。但木質(zhì)素替代化工多元醇制得的木質(zhì)素聚氨酯存在機械性能和熱穩(wěn)定性的技術(shù)缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種采用環(huán)氧氯丙烷改性的木質(zhì)素制備多元醇制備全固態(tài)聚合物電解質(zhì)的制備方法，從而提高全固態(tài)電解質(zhì)的力學性能、電化學穩(wěn)定性及循環(huán)性能。

本發(fā)明通過以下技術(shù)手段實現(xiàn)解決上述技術(shù)問題：

一種全固態(tài)聚合物電解質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：

(1)采用環(huán)氧氯丙烷改性木質(zhì)素獲得氧化改性多元醇；

(2)側(cè)鏈型非離子親水二元醇、氧化改性多元醇進行脫水處理后與二異氰酸酯混合反應(yīng)，然后加入小分子擴鏈劑和催化劑繼續(xù)反應(yīng)，得預聚體乳液；高剪切下加去離子水乳化后加入胺擴鏈劑后擴鏈，得到多元醇基非離子水性聚氨酯乳液；

(3)按照一定質(zhì)量比稱取鋰鹽和步驟(2)制得的乳液，混合均勻后倒入聚四氟乙烯模具中干燥成膜，沖壓成片后轉(zhuǎn)入真空干燥箱中干燥后，即得全固態(tài)聚合物電解質(zhì)。

有益效果：本發(fā)明采用氧化改性木質(zhì)素，再以其與二異氰酸酯反應(yīng)制備得到非離子水性聚氨酯基體。該方法制備得到的聚合物基體具有良好的力學性能以及柔順性，改善了電解質(zhì)界面電阻高問題，提升了電池的電化學穩(wěn)定性以及循環(huán)性能。