一种脂肪族聚砜及合成方法、应用、脂肪族聚砜基固态电解质技术

本发明专利技术涉及一种脂肪族聚砜及合成方法、应用、脂肪族聚砜基固态电解质。该脂肪族聚砜的合成方法为，采用二硫醇和二烯烃单体通过巯基

【技术实现步骤摘要】
一种脂肪族聚砜及合成方法、应用、脂肪族聚砜基固态电解质


[0001]本专利技术涉及聚合物固态电解质
，具体而言，涉及一种脂肪族聚砜及合成方法、应用、脂肪族聚砜基固态电解质。

技术介绍

[0002]化石资源的不断短缺以及环境污染的日益加剧，使得绿色、高效、清洁的新型电化学储能器件越来越受到重视。锂离子电池作为一种重要的二次电池，具有成本低、倍率性能好、能量密度高、循环寿命长、自放电小、无记忆效应和对环境无污染等诸多优点，在笔记本电脑、移动电话、摄像机等轻量化便携式电子设备与电动汽车、水下机器人、潜艇等大型设备中得到广泛的应用。
[0003]锂离子电池的安全性问题主要在于，传统的锂离子电池中较多使用易燃、易挥发、易泄漏的碳酸酯类作为锂盐电解质的溶剂，在遇到非正常使用、撞击、过冲、过放、刺穿等情况下很容易发生燃烧和爆炸。
[0004]采用固态聚合物电解质是解决锂离子电池安全问题最有效的措施之一。现有技术中使用的聚合物基质主要有聚乙二醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚硫醚、聚碳酸酯等。在这些固态锂离子电池中，均选用磷酸铁锂为正极，其电压不高，限制了电池的比能量密度。因此，发展用于高电压正极材料，如钴酸锂(4.45V)或镍锰酸锂(4.8V)的聚合物固态电解质，就显得尤为必要。
[0005]相较于醚键、硫醚键等，脂肪族聚砜含有的砜基具有更大的极性，具有较高的氧化还原电位，电化学稳定窗口宽，有望具有优异的耐高电压性能，是一类理想的耐高压固态电解质用聚合物基质材料。
[0006]然而，目前脂肪族聚砜的制备方法，多是直接氧化对应的聚硫醚得到。在该反应中，将聚硫醚溶于有机溶剂中，采用间氯过氧苯甲酸为氧化剂。由于氧化效率不高，就造成需要用大量过量的有机过氧酸和有机溶剂。而且，在该制备过程中，这种氧化剂对设备要求高、反应条件苛刻、氧化的过程中用到大量有机溶剂、使得生产成本高，对环境具有严重的污染。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种脂肪族聚砜及合成方法、应用、脂肪族聚砜基固态电解质。
[0008]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0009]本专利技术提供一种脂肪族聚砜的合成方法，采用二硫醇和二烯烃单体通过巯基
‑
烯点击反应得到聚硫醚，再加入氧化剂使聚硫醚发生氧化反应生成脂肪族聚砜；其中，所述氧化剂为过氧硫酸氢钾复合盐。
[0010]进一步，所述巯基
‑
烯点击反应的过程为，在冰浴条件下，将等摩尔质量的二硫醇、二烯烃单体混合均匀，加入引发剂使两者反应得到透明胶状的聚硫醚；
[0011]所述氧化反应的过程为，加入有机溶剂溶解透明胶状的聚硫醚，加入所述过氧硫酸氢钾复合盐和足量的去离子水，在加热条件下反应生成不溶物，所述不溶物为脂肪族聚砜；
[0012]所述加热条件的温度为40℃
‑
80℃，加热的时间为6
‑
24小时；
[0013]其中，所述过氧硫酸氢钾复合盐与所述二硫醇的物质的量的比为(2
‑
5)：1。
[0014]进一步，所述的二硫醇为3，6
‑
二氧杂
‑
1，8
‑
辛烷二硫醇、1，2
‑
乙二硫醇中的一种或多种混合物。
[0015]进一步，所述的二烯烃单体为二丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或多种的混合物。
[0016]进一步，所述引发剂为正己胺、三乙胺、三苯基磷、三甲基磷、三甲氧基磷中的一种。
[0017]进一步，所述的有机溶剂为四氢呋喃、乙腈、二甲基亚砜、N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮中的一种。
[0018]进一步，还包括纯化步骤：分离出反应后的体系中的不溶物，再用去离子水洗涤不溶物并干燥，得到干燥的脂肪族聚砜。
[0019]本专利技术提供一种采用上述的脂肪族聚砜的合成方法制备的脂肪族聚砜，其结构式如式(I)所示：
[0020][0021]其中，R表示为
[0022]R`表示为
[0023]R``表示为H或
‑
CH3；
[0024]所述脂肪族聚砜的分子量为5000
‑
1000000。
[0025]本专利技术提供如上述的脂肪族聚砜在制备脂肪族聚砜基固态电解质中的应用。
[0026]本专利技术提供一种脂肪族聚砜基固态电解质，包括上述的脂肪族聚砜和锂盐，其中，锂盐占所述脂肪族聚砜基固态电解质总质量的5
‑
80％；所述锂盐为六氟磷酸锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂、高氯酸锂、双草酸硼酸锂中的一种或多种。
[0027]本专利技术的有益效果在于：
[0028](1)、本专利技术的脂肪族聚砜合成方法，基于巯基
‑
烯烃点击化学，以二硫醇和二烯烃单体为原料，以过氧硫酸氢钾复合盐(oxone)为氧化剂，能够在同一体系中完成脂肪族聚砜的制备，具有工艺简单、成本低等优势。
[0029](2)、本专利技术的脂肪族聚砜合成方法，采用去离子水溶解氧化剂oxone，大幅降低了反应过程中有机溶剂的用量，不仅进一步降低了合成成本，而且有效减少了反应后的废弃
物对环境的污染，使本方法对环境友好。
[0030](3)、本专利技术的脂肪族聚砜，具有更大的极性和较高的氧化还原电位，电化学稳定窗口宽，具有优异的耐高电压性能，可用于制备聚合物固态电解质。
[0031](4)、本专利技术的脂肪族聚砜基固态电解质，以本专利技术提供的聚砜为基质，该固态电解质在0
‑
5V的电压区间内具有良好的电化学稳定性和优异的耐高压性能。
附图说明
[0032]图1为本专利技术的脂肪族聚砜的合成方法中，实施例1制备的P(EGDMA
‑
DODT)聚硫醚的核磁共振氢谱图；
[0033]图2为本专利技术的脂肪族聚砜的合成方法中，实施例1制备的PSF(EGDMA
‑
DODT)聚砜的核磁共振氢谱图；
[0034]图3为本专利技术的脂肪族聚砜的合成方法中，实施例4制备的P(EGDMA
‑
EDT)聚硫醚的核磁共振氢谱图；
[0035]图4为本专利技术的脂肪族聚砜的合成方法中，实施例4制备的PSF(EGDMA
‑
EDT)聚砜的核磁共振氢谱图；
[0036]图5为本专利技术的脂肪族聚砜的合成方法中，实施例9制备的PSF(EGDMA
‑
DODT)聚砜基电解质室温下的交流阻抗图；
[0037]图6为本专利技术的脂肪族聚砜的合成方法中，实施例9制备的PSF(EGDMA
‑
DODT)聚砜基电解质室温下的线性扫描伏安图。
具体实施方式
[0038]以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脂肪族聚砜的合成方法，其特征在于，采用二硫醇和二烯烃单体通过巯基
‑
烯点击反应得到聚硫醚，再加入氧化剂使聚硫醚发生氧化反应生成脂肪族聚砜；其中，所述氧化剂为过氧硫酸氢钾复合盐。2.根据权利要求1所述一种脂肪族聚砜的合成方法，其特征在于，所述巯基
‑
烯点击反应的过程为，在冰浴条件下，将等摩尔质量的二硫醇、二烯烃单体混合均匀，加入引发剂使两者反应得到透明胶状的聚硫醚；所述氧化反应的过程为，加入有机溶剂溶解所述透明胶状的聚硫醚，加入所述过氧硫酸氢钾复合盐和足量的去离子水，在加热条件下反应生成不溶物，所述不溶物为脂肪族聚砜；所述加热条件的温度为40℃
‑
80℃，加热的时间为6
‑
24小时；所述过氧硫酸氢钾复合盐与所述二硫醇的物质的量的比为(2
‑
5)：1。3.根据权利要求2所述一种脂肪族聚砜的合成方法，其特征在于，所述二硫醇为3，6
‑
二氧杂
‑
1，8
‑
辛烷二硫醇、1，2
‑
乙二硫醇中的一种或多种混合物。4.根据权利要求2所述一种脂肪族聚砜的合成方法，其特征在于，所述二烯烃单体为二丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或多种的混合物。5.根据权利要求2所述一种脂肪族...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭庆中，易凤莹，李泽宇，罗发亮，
申请(专利权)人：宁夏大学，
类型：发明
国别省市：