[發(fā)明專利]一種有機(jī)硅電解質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110879131.1
• 申請(qǐng)日: 2021-08-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113410516B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 湯依偉;鄭世林;雷桂斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東薩菲安新材料有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/0565
• 分類號(hào): H01M10/0565;H01M10/0525
• 代理公司: 北京天盾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11421
• 代理人: 李瓊芳

1.一種有機(jī)硅電解質(zhì)，其特征在于，所述有機(jī)硅電解質(zhì)是通過(guò)預(yù)聚物交聯(lián)固化制備得到的；所述預(yù)聚物包括以下質(zhì)量百分比的組分：有機(jī)硅電解質(zhì)基體2~70%，高介電常數(shù)有機(jī)硅5~30%，鋰鹽10~40%，有機(jī)硅電解質(zhì)基體改性無(wú)機(jī)填料1~20%，引發(fā)劑0.1~5%；

所述有機(jī)硅電解質(zhì)的制備方法包括以下步驟：

S1，有機(jī)硅電解質(zhì)基體的制備：烯丙基封端的聚乙二醇材料與含硅氫鍵和Si-OR¹鍵的材料加入催化劑與溶劑發(fā)生硅氫加成反應(yīng)后，加入甲基丙烯酰氯、有機(jī)胺，在溶劑中發(fā)生酯化反應(yīng)得到有機(jī)硅電解質(zhì)基體；

所述有機(jī)硅電解質(zhì)基體的化學(xué)通式為：

，其中R¹為CH₃或CH₃CH₂；

S2，有機(jī)硅電解質(zhì)基體改性無(wú)機(jī)填料的制備：將納米填料與有機(jī)硅電解質(zhì)基體超聲分散于有機(jī)試劑中，加熱，冷卻后離心分離，用溶劑洗滌后干燥得到有機(jī)硅電解質(zhì)基體改性無(wú)機(jī)填料；

S3，有機(jī)硅電解質(zhì)的制備：將步驟S1和S2分別制備得到的有機(jī)硅電解質(zhì)基體、有機(jī)硅電解質(zhì)基體改性無(wú)機(jī)填料，與高介電常數(shù)有機(jī)硅、鋰鹽、引發(fā)劑攪拌均勻，即得預(yù)聚物，預(yù)聚物交聯(lián)固化制備得到有機(jī)硅電解質(zhì)；

所述高介電常數(shù)有機(jī)硅為環(huán)狀碳酸酯改性有機(jī)硅，包含以下官能團(tuán)R²：

R²。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)硅電解質(zhì)，其特征在于，所述環(huán)狀碳酸酯改性有機(jī)硅為2-(4-(1,3-二氧環(huán)戊-2-酮)乙基五甲基二硅氧烷R²CH₂Si(CH₃)₂OSi(CH₃)₃、4-(2-三甲基硅基乙基)-1,3-二氧雜環(huán)戊烷-2-酮R²CH₂CH₂Si(CH₃)₂、4-(2-三甲基硅氧基二甲基硅乙基)-1,3-二氧雜環(huán)戊-2-酮R²C₂H₄Si(CH₃)₂OSi(CH₃)₃中的一種或幾種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)硅電解質(zhì)，其特征在于，所述鋰鹽包括LiPF₆、LiTFSI、LiFSI、LiDFOB、LiBOB中的一種或多種；所述引發(fā)劑包括偶氮二異丁腈或過(guò)氧化二苯甲酰。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)硅電解質(zhì)，其特征在于，步驟S2中所述的納米填料包括：氧化硅、氧化鋁、氧化鈦中的一種或幾種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)硅電解質(zhì)，其特征在于，步驟S1中所述硅氫加成反應(yīng)的催化劑包括卡式催化劑和氯鉑酸溶液催化劑中的一種或幾種，溶劑包括甲苯、苯、四氫呋喃中的一種或幾種；所述酯化反應(yīng)中的有機(jī)胺包括尿素、三乙胺、吡啶中的一種或幾種，溶劑包括丙酮、四氫呋喃、甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷中的一種或幾種；步驟S1中烯丙基封端的聚乙二醇材料與含硅氫鍵和Si-OR¹鍵的材料摩爾比為1：0.5~3；甲基丙烯酰氯與有機(jī)胺材料摩爾比為0.5~3：1，催化劑質(zhì)量含量為0.5~1%。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)硅電解質(zhì)，其特征在于，步驟S2所述加熱溫度60~120℃，納米填料與有機(jī)硅電解質(zhì)基體的質(zhì)量比為50：1~200:1；

步驟S3所述交聯(lián)固化加熱溫度為45~120 ℃，加熱時(shí)間為3~48h。

7.如權(quán)利要求1~6任一項(xiàng)所述的有機(jī)硅電解質(zhì)在鋰離子電池中的應(yīng)用。