[發明專利]一種離子型電池電解質用二苯乙炔類單體液晶及其制備方法

在審

• 申請號: 202210680547.5
• 申請日: 2022-06-16
• 公開（公告）號: CN114874430A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 苗宗成
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: C08G65/329
• 分類號: C08G65/329;C08G65/331;C09K19/38;H01M10/05;H01M10/0565
• 代理公司: 西安眾和至成知識產權代理事務所(普通合伙) 61249
• 代理人: 強宏超

本發明公開了一種離子型電池電解質用二苯乙炔類單體液晶及其制備方法，制備方法是先通過Sonogashira偶聯反應制備包含二苯乙炔和聚醚結構的中間體，然后再通過進一步的反應引入碳酸乙烯酯基團。這類單體液晶用于離子電池電解質，能夠克服傳統液態電解質易泄露和固態電解質例子傳輸率低的缺點，綜合他們之間的優點；同時分子結構中包含碳酸乙烯酯和聚醚結構，這些結構能夠有效的傳輸鋰鈉等堿金屬離子；而且結構中包含的二苯乙炔基團具有高電子云密度，能夠形成分子之間的π電子堆積效應，形成更加規整的結構，進而能夠提高電解質的離子傳輸效率。

技術領域

本發明涉及離子型電池電解質領域，具體涉及一種離子型電池電解質用二苯乙炔類單體液晶及其制備方法。

背景技術

傳統液態電解質具有高的離子電導率和較寬的溫度使用范圍，但是由于其本身易泄漏、易燃，導致新型電解質的開發勢在必行。然而對于無機固態電解質鋰離子電池，關鍵的挑戰依然存在，比如電極的體積變化、界面電荷轉移電阻、靈活性和較差的循環穩定性等問題。有機聚合物固態電解質克服了無機固體電解質的這些局限性，具有良好的靈活性并且能與電極緊密接觸，但是它們的電化學穩定窗口小、離子傳輸率(室溫)差，也是目前阻礙其發展的原因。

發明內容

為了解決上述問題，本發明目的在于提供一種離子型電池電解質用二苯乙炔類單體液晶及其制備方法，具有良好的安全性、高能量密度、長時間的靜態和動態穩定性。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種離子型電池電解質用二苯乙炔類單體液晶，結構式為：

其中：R為C₁-C₁₂直鏈飽和烷基或C₁-C₁₂直鏈飽和酯基中的一種；n為2-5之間的整數；m為聚乙烯醇分子量范圍，數值為100-1000。

一種離子型電池電解質用二苯乙炔類單體液晶的制備方法，離子型電池電解質用二苯乙炔類單體液晶的合成路線為：

其中：R為C₁-C₁₂直鏈飽和烷基或C₁-C₁₂直鏈飽和酯基中的一種；n為2-5之間的整數；m為聚乙烯醇分子量范圍，數值為100-1000。

進一步，離子型電池電解質用二苯乙炔類單體液晶的制備方法，包括以下步驟：

第一步，將0.1mol原料A溶于100mL四氫呋喃(THF)和100mL三乙胺(TEA)的混合溶劑中，置于反應器中通惰性氣體保護，然后加入0.1-0.2mol原料R基苯乙炔，反應溫度控制在60-100℃，加入0.1-0.3g雙三苯基膦二氯化鈀(Pdcl₂(PPh₃)₂)和0.2-0.6g碘化亞銅(CuI)作為催化劑，在惰性氣體保護下反應15-20h；停止反應后，減壓蒸餾除，獲得化合物B；

第二步，將0.05mol化合物B和0.07mol三苯基膦(PPh3)溶解在50mL THF溶液中，攪拌降溫至-1-10℃，加入0.06-0.10mol化合物C，在攪拌條件下緩慢加入0.07mol偶氮二甲酸二乙酯(DEAD)，緩慢升至室溫后繼續反應10-15h；然后減壓蒸除反應溶劑THF，在殘余體系中加入50mL環己烷，過濾除去不溶的三苯基膦；再次減壓蒸除環己烷，加入50mL 95％乙醇，攪拌溶解后，加入0.06-0.10mol對甲苯磺酸一水合物，在室溫條件下反應3h，反應完成后，蒸除反應溶劑，獲得化合物D；