【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂二次电池用固态聚合物电解质，更具体地说，涉及固态聚合物电解质及锂二次电池。
技术介绍
1、与其它商业化的可充放电电池(如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池等)相比，锂离子电池具有能量密度高、能量效率高、循环寿命长、无记忆效应、快速放电、自放电率低等优点，因此不仅在便携式电子产品和电动交通工具领域发挥了显著作用，而且在促进能源结构调整和保证能源与环境的可持续发展方面具有重要意义。目前已成为手机、笔记本电脑等移动电子设备的标配电源，并开始规模化应用于轻型电动车和混合电动汽车，成为世界各国科学家研究的方向。
2、然而，传统的锂离子电池常使用热稳定性差的聚烯烃隔膜及易燃、易挥发的碳酸酯类、醚类有机溶剂，存在极大的安全隐患。近年来，关于锂离子电池引发的火灾报道已屡见不鲜。同时，锂离子电池的能量密度越来越接近其电极材料(尤其是石墨负极,372mah g-1)的理论比容量上限，无法满足现代社会对高能量密度电池的需求。安全问题、能量密度已成为锂离子电池向大型化、高能化方向发展的瓶颈。
3、因此，为了提高使用液态电解质和石墨负极的传统锂离子电池的安全性和能量密度，人们开发了固态电解质和以金属锂(3860mah·g-1)为负极的固态金属锂电池。与电极/电解质界面差、空气稳定性差、成本高的无机固态电解质相比，固态聚合物电解质具有多种潜在的优点，包括电极界面接触好、成本低、易于加工、良好的薄膜成型性和电池形状设计的灵活性等特点。然而，固态聚合物电解质自提出以来一直面临着室温电导率低的难题(＜10-4s·cm-1，25℃
4、而交联技术通过紫外光照射，引发交联剂聚合进行支撑，可原位形成具有一定机械强度的聚合物电解质膜，其中以聚乙二醇二甲基丙烯酸酯类交联剂为代表，被人们广泛应用，但该类交联剂在交联后往往会使固态聚合物电解质的电导率下降很多。因此，如何克服交联剂引起的电导率下降，提供兼顾机械支撑性和电导率的固态聚合物电解质具有重要意义。
技术实现思路
1、1.要解决的问题
2、针对现有交联剂交联获得固态聚合物电解质时导致固态聚合物电解质电导率下降的问题，本专利技术的第一目的是，提供一种固态聚合物电解质，其制备原料中具有交联剂、聚合物基体和导电锂盐，交联剂原位形成梳状聚合物，能够保证制备得到的固态聚合物电解质机械支撑性的同时，由于交联剂中同时含有环氧乙烷单元和环状碳酸酯单元，能够避免由于交联剂导致的固态聚合物电解质电导率的降低。
3、本专利技术的第二个目的是，提供含有梳状聚合物、聚合物基体和导电锂盐的固态聚合物电解质，该固态聚合物电解质在具备良好机械支撑性的同时，避免电导率的降低。
4、本专利技术的第三个目的是，提供含有上述固态聚合物电解质的锂二次电池。
5、本专利技术的第四个目的是，提供一类化合物作为制备固态聚合物电解质的交联剂的新应用。
6、2.技术方案
7、本专利技术所采用的技术方案如下：
8、【制备原料中包含式ⅰ结构交联剂的固态聚合物电解质】
9、基于本专利技术的第一目的，本专利技术第一方面提供固态聚合物电解质，所述固态聚合物电解质的制备原料包括以下物质：
10、交联剂；
11、聚合物基体；和
12、导电锂盐；
13、所述交联剂具有如式ⅰ所示的结构：
14、
15、其中，x取1～30之间的整数，x取值为单一数值或多个数值；当x取值为单一数值时，交联剂为单一化合物，当x取值为多个数值时，交联剂为多种化合物形成的混合物。
16、需要说明的是，上述固态聚合物电解质的原料中，交联剂既包括单一x取值的单一化合物，也包括x取值不同的化合物组合而成的组合物。例如，包括x取值为1的化合物与x取值为5的化合物形成的组合物共同作为交联剂的情形。
17、值得注意的是，本专利技术首次将式ⅰ结构的化合物作为交联剂应用到固态聚合物电解质中，制备原料中的式ⅰ结构的交联剂可以发生原位聚合反应交联生成梳状聚合物，最终梳状聚合物与聚合物基体形成具有半互穿网络结构的固态聚合物电解质。梳状聚合物处于固态聚合物电解质中，在提供机械支撑性的同时，由于式ⅰ结构的化合物同时含有环氧乙烷单元和环状碳酸酯单元，避免了传统交联剂引起的固态聚合物电解质电导率的降低。
18、根据本专利技术第一方面任一实施方式所述的固态聚合物电解质，其中，x选自1～15之间的整数，优选地，x选自1～12之间的整数，进一步优选地，x选自1～10之间的整数，最优选地，x选自1～5之间的整数。
19、根据本专利技术第一方面任一实施方式所述的固态聚合物电解质，所述制备原料还包括光引发剂。
20、根据本专利技术第一方面任一实施方式所述的固态聚合物电解质，所述交联剂占制备原料的重量百分含量为5～20wt％。
21、优选地，所述交联剂占制备原料的重量百分含量选自以下范围：
22、5～19wt％、5～18wt％、5～15wt％、5～12wt％、5～10wt％、5～8wt％、5～7wt％；
23、5.5～20wt％、5.5～18wt％、5.5～15wt％、5.5～12wt％、5.5～10wt％、5.5～8wt％、5.5～7wt％；
24、6～20wt％、6～18wt％、6～15wt％、6～12wt％、6～10wt％、6～8wt％、6～7wt％；
25、6.5～20wt％、6.5～18wt％、6.5～15wt％、6.5～12wt％、6.5～10wt％、6.5～8wt％、6.5～7wt％；
26、8～20wt％、8～18wt％、8～15wt％、8～12wt％、8～10wt％；
27、10～20wt％、10～18wt％、10～15wt％、10～12wt％；
28、15～20wt％、15～18wt％。
29、最优选地，所述交联剂占制备原料的重量百分含量为5～10wt％。
30、根据本专利技术第一方面任一实施方式所述的固态聚合物电解质，所述导电锂盐占制备原料的重量百分含量为10～90wt％。
31、优选地，所述导电锂盐占制备原料的重量百分含量选自以下范围：
32、10～89wt％、10～80wt％、10～70wt％、10～60wt％、10～50wt％、10～40wt％、10～30wt％、10～25wt％、10～20wt％；
33、15～90wt％、15～80wt％、15～70wt％、15～60wt％、15～50wt％、15本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.固态聚合物电解质，其特征在于，所述固态聚合物电解质的制备原料包括以下物质：
2.根据权利要求1所述的固态聚合物电解质，其特征在于，所述交联剂占制备原料的重量百分含量为5～20wt％，优选为5～10wt％；和/或
3.固态聚合物电解质，其特征在于，包括：
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的固态聚合物电解质，其特征在于，x选自1～15之间的整数，优选地，x选自1～12之间的整数，进一步优选地，x选自1～10之间的整数，最优选地，x选自1～5之间的整数。
5.根据权利要求1～3中任意一项所述的固态聚合物电解质，其特征在于，所述聚合物基体选自下述物质中一种或多种的混合：聚氧乙烯、聚乙二醇、聚碳酸乙烯酯、聚碳酸丙烯酯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯或聚偏二氟乙烯。
6.根据权利要求1～3中任意一项所述的固态聚合物电解质，其特征在于，所述导电锂盐选自下述物质中一种或多种的混合：六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、三(五氟乙基)三氟磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、三草酸磷酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、双乙二酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、五氟乙基
7.根据权利要求1～6中任意一项所述的固态聚合物电解质，其特征在于，所述固态聚合物电解质呈膜状，厚度为1μm～100μm。
8.权利要求7所述的固态聚合物电解质的制备方法，其特征在于，至少包括下述步骤：
9.锂二次电池，其特征在于，包含权利要求1～7中任意一项所述的固态聚合物电解质。
10.式Ⅰ所示结构的化合物作为制备固态聚合物电解质的交联剂的应用，
...【技术特征摘要】
1.固态聚合物电解质，其特征在于，所述固态聚合物电解质的制备原料包括以下物质：
2.根据权利要求1所述的固态聚合物电解质，其特征在于，所述交联剂占制备原料的重量百分含量为5～20wt％，优选为5～10wt％；和/或
3.固态聚合物电解质，其特征在于，包括：
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的固态聚合物电解质，其特征在于，x选自1～15之间的整数，优选地，x选自1～12之间的整数，进一步优选地，x选自1～10之间的整数，最优选地，x选自1～5之间的整数。
5.根据权利要求1～3中任意一项所述的固态聚合物电解质，其特征在于，所述聚合物基体选自下述物质中一种或多种的混合：聚氧乙烯、聚乙二醇、聚碳酸乙烯酯、聚碳酸丙烯酯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯或聚偏二氟乙烯。
6.根据权利要求1～...
【专利技术属性】
技术研发人员：张天凯，梁大宇，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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