[發(fā)明專利]納米相分離的固體聚合物電解質(zhì)薄膜及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請日: 2021-11-02
• 公開（公告）號: CN114188603A
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王倩;劉文;尹立坤;高婷;徐明貴;盧璽文
• 申請（專利權(quán)）人: 中國長江三峽集團(tuán)有限公司
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所 42103
• 代理人: 成鋼

1.一種納米相分離的固體聚合物電解質(zhì)薄膜，其特征在于，以聚苯乙烯-馬來酸酐無規(guī)共聚物為剛性主鏈，在主鏈上接枝小分子量的聚乙二醇鏈段，利用主鏈和側(cè)鏈在機(jī)械性能和化學(xué)親和性的差異，通過溶液澆鑄法得到具有納米相分離結(jié)構(gòu)的聚合物固體電解質(zhì)薄膜；其中，聚苯乙烯-馬來酸酐無規(guī)共聚物與聚乙二醇的質(zhì)量比為1：1~4。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：聚苯乙烯-馬來酸酐無規(guī)共聚物的分子量為1500~20000；聚乙二醇的分子量為400~6000，馬來酸酐的濃度為0.16-0.5mmol/mL之間。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米相分離的固體聚合物電解質(zhì)薄膜，其特征在于：溶液澆鑄過程中，加入有電解質(zhì)鋰鹽，鋰鹽為LiTFSI，LiFSI，LiBOB，LiFOB中的一種或幾種。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米相分離的固體聚合物電解質(zhì)薄膜，其特征在于：鋰鹽添加量為聚乙二醇接枝馬來酸酐-苯乙烯無規(guī)共聚物質(zhì)量的5~35%。

5.一種納米相分離的固體聚合物電解質(zhì)薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、苯乙烯-馬來酸酐無規(guī)共聚物的制備 將苯乙烯加入有氮?dú)獗Ｗo(hù)的容器中，然后將馬來酸酐和引發(fā)劑分散于溶劑中，滴加入苯乙烯中，同時加熱引發(fā)聚合反應(yīng)，反應(yīng)完畢后冷卻、抽濾、干燥后得到苯乙烯-馬來酸酐無規(guī)共聚物；

S2、將合成的苯乙烯-馬來酸酐無規(guī)共聚物、小分子量聚乙二醇和催化劑溶解于溶劑中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下回流加熱反應(yīng)，再利用氫氧化鈉的醇溶液中和，冷卻、抽濾、干燥得到聚乙二醇接枝馬來酸酐-苯乙烯無規(guī)共聚物；

S3、聚乙二醇接枝馬來酸酐-苯乙烯無規(guī)共聚物用溶劑溶解，加入鋰鹽加熱攪拌得到分散均勻的鑄膜液，鑄膜液靜置之后進(jìn)行超聲脫泡處理，再將處理好的鑄膜液流延成型，真空干燥后即得到聚合物固體電解質(zhì)膜。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于：S1中，苯乙烯和馬來酸酐的物質(zhì)的量比在5~15：1；所述有機(jī)溶劑為苯、甲苯、丙酮、氯化烴、碳酸二甲酯、或乙酸異戊酯中的一種或幾種；所述引發(fā)劑為過氧化二異丙苯DCP，BIBP，BPO或AIBN中的一種；反應(yīng)溫度為60~150℃；反應(yīng)時間為1~5 小時。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于：S2中，所述溶劑為四氫呋喃、二氯甲烷中的一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于：S3中，所用溶劑為N,N-二甲基乙酰胺，乙腈，碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯中的一種或者幾種。

9.權(quán)利要求1~3任意一項(xiàng)所述納米相分離的固體聚合物電解質(zhì)薄膜在鋰金屬電池固態(tài)電解質(zhì)材料的應(yīng)用。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于：所述的電池為磷酸鐵鋰-石墨電池，磷酸鐵鋰-鋰金屬電池或鋰三元過渡金屬氧化物-鋰金屬電池。