[發明專利]一種聚(1,5-二氧雜環庚烷-2-酮)基的嵌段聚合物及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110442314.7
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113354784B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 許進寶;陳揚;陳雨欣;肖文昊;雷彩紅
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C08F293/00
• 分類號: C08F293/00;C08F212/08;H01M10/0565
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 彭玉婷

本發明屬于鋰離子電池電解質技術領域，公開了一種聚(1,5?二氧雜環庚烷?2?酮)基的嵌段聚合物及其制備方法和應用。所述的聚(1,5?二氧雜環庚烷?2?酮)基的嵌段聚合物簡寫為PDXO基的嵌段聚合物，其結構如式(1)所示：其中，R為n＝1～500，m＝1～500，x＝1～3。本發明合成了基于聚(1,5?二氧雜環庚烷?2?酮)的嵌段聚合物合成工藝方便可行，將制備的聚合物用作鋰離子電池聚電解質具有良好的界面穩定性，寬的電化學窗口(4.5V)，高的室溫離子電導率(10^?5Scm^?1)。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池電解質技術領域，具體地，涉及一種聚(1,5-二氧雜環庚烷-2-酮)基的嵌段聚合物及其制備方法和應用。

背景技術

從便攜式電子產品、大功率電動工具到電動汽車，鋰離子電池在日常生活中發揮著越來越重要的作用。但是，目前商業常用的有機液體電解質(LEs)由于Li樹枝晶的過度生長和其高反應性不能與Li金屬陽極完美匹配。另外，LEs的揮發和泄漏還存在著火或爆炸的安全風險，這可能會造成很大的損害，特別是對于具有高能量密度的電池。固態電解質(SSEs)是防止Li枝晶過度生長和電解液滲漏的最佳選擇，對高能量密度鋰金屬電池的發展具有重要的意義。相對于無機固體電解質存在界面相容性差等問題，聚合物電解質可以提供良好的機械性能和穩定的電極-電解質的接觸。

目前，已經成功開發了聚環氧乙烷(PEO)，聚碳酸酯和聚硅氧烷等多種聚合物基質，通過將聚合物基體與鋰鹽混合制備固態聚合物電解質(SPE)。PEO是目前研究最廣泛和最深入的聚合物基質，PEO中的環氧乙烷鏈段可以溶解Li鹽，并與Li⁺形成絡合物，Li⁺隨著PEO非晶鏈段的移動而傳導。非晶態聚合物區鏈段的運動受玻璃化轉變溫度(T_g)和結晶度的影響。低T_g和結晶度有利于鏈段的移動和離子電導率的提高。由于PEO的高結晶度，室溫下PEO基聚合物電解質的離子電導率很低(10^-8～10^-7S cm^-1)，不能滿足實際應用電解質離子電導率的要求(室溫下10^-4S cm^-1)。

發明內容

為了解決上述現有技術存在的聚合物電解質存在的室溫條件下離子電導率低于實際應用標準的問題，本發明的目的在于提供一種聚(1,5-二氧雜環庚烷-2-酮)基的嵌段聚合物。

本發明的另一目的在于提供上述聚(1,5-二氧雜環庚烷-2-酮)基的嵌段聚合物的制備方法。

本發明的再一目的在于提供上述聚(1,5-二氧雜環庚烷-2-酮)基的嵌段聚合物在固態鋰離子電池中的應用。該聚合物用作鋰離子電池聚電解質具有良好的界面穩定性，高的室溫離子電導率1.5×10^-5～6.6×10^-4S cm^-1寬的，電化學穩定窗口4.5～5.3V。

本發明的目的通過下述技術方案來實現：

一種聚(1,5-二氧雜環庚烷-2-酮)基的嵌段聚合物，所述的聚(1,5-二氧雜環庚烷-2-酮)基的嵌段聚合物簡寫為PDXO基的嵌段聚合物，其結構如式(1)所示：

其中，R為n＝1～500，m＝1～500，x＝1～3。

優選地，當R為時，所述PDXO基的嵌段聚合物的結構式為：

其中，n＝1～500，m＝1～500，R₁選自y₁＝1,2,3,4；y₂＝1～10；R₂選自CH₃或H。

所述的聚(1,5-二氧雜環庚烷-2-酮)基的嵌段聚合物的制備方法，包括具體步驟如下：