【技术实现步骤摘要】
本申请涉及固态锂金属电池，具体而言，涉及一种聚合物及其制备方法、固态电解质、电池及用电装置。
技术介绍
1、近年来，全固态锂金属电池由于其高能量密度、高安全性等优点引起广泛关注，但传统液态电解质存在易泄漏、易燃易爆等风险，难以用于全固态锂金属电池。聚合物电解质具备高(电)化学稳定性、可加工性等优势，是实现全固态锂金属电池的关键材料之一。聚合物电解质为未来的固态高能量密度电池提供了安全的解决方案，聚合物电解质主要包括锂盐-聚合物共混体系和单锂离子导电聚合物体系。室温电导率低、限制锂离子高效传输的局限，成为发展全固态锂金属电池的主要瓶颈之一。
技术实现思路
1、本申请提供了一种聚合物及其制备方法、固态电解质、电池及用电装置，其能够提高离子电导率和锂离子传输效率。
2、本申请的实施例是这样实现的：
3、在第一方面，本申请示例提供了一种聚合物的制备方法，其包括：将包含单质硫、第一碱性化合物和第一溶剂的第一混合物在25℃～90℃的温度下反应0.1h～3h后得到第二混合物，再将第二碱性化合物、二胺、无水氯仿和第二混合物混合并在25℃～120℃下的温度下反应1h～20h，制得第三混合物。
4、其中，二胺的结构式如下：
5、
6、r1选自o、c1～20饱和烷基或c1～20脂肪醚基。
7、在上述技术方案中，本申请的聚合物的制备方法分两步反应，第一步先使得单质硫和第一碱性化合物发生反应，使得硫环打开，第二步再使得链状的硫和第二碱性
8、此聚硫脲能够用于制备固态电解质，硫脲基和锂离子之间通过协同的静电作用和氢键作用形成紧密的结合，促进锂盐在聚合物基体中的溶解，结合锂离子，构建离子传导通道，并以与聚合物链段运动解耦的方式协助锂离子的运动。
9、结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的示例中，上述聚合物的制备方法满足以下条件中至少一个：
10、a、单质硫和二胺的摩尔比为1～6:1。
11、b、第一碱性化合物和二胺的摩尔比为1～6:1。
12、c、第二碱性化合物和二胺的摩尔比为1～2:1。
13、d、无水氯仿和二胺的摩尔比为1～6:1。
14、e、第一溶剂和二胺的体积摩尔比为0.1ml～1ml:1mol。
15、在上述示例中，通过使聚合物的制备方法中各原料满足以上条件中的至少一个时，制得的聚硫脲分子量较高，且产率较高。
16、结合第一方面，在本申请的第一方面的第二种可能的示例中，上述二胺包括n取1～9的整数。
17、结合第一方面，在本申请的第一方面的第三种可能的示例中，上述二胺包括n取1～9的整数。
18、在上述示例中，通过使二胺满足以上结构，本申请的聚合物的制备方法制得的聚硫脲分子量较高。
19、结合第一方面，在本申请的第一方面的第四种可能的示例中，上述第一碱性化合物包括氢氧化钙、叔丁醇钾、叔丁醇钠、氢氧化钠和碳酸钾中的任意一种或多种；
20、第二碱性化合物包括氢氧化钙、叔丁醇钾、叔丁醇钠、氢氧化钠和碳酸钾中的任意一种或多种。
21、结合第一方面，在本申请的第一方面的第五种可能的示例中，上述第一溶剂包括吡啶、n,n-二甲基乙酰胺、叔丁醇、1,4-二氧六环和二甲基亚砜中的任意一种或多种。
22、结合第一方面，在本申请的第一方面的第六种可能的示例中，上述聚合物的制备方法还包括将第三混合物在第二溶剂中沉降，过滤得到固体，采用第三溶剂洗涤固体，离心制得聚硫脲。
23、在上述示例中，本申请的制备方法能够通过沉降、过滤和洗涤的方式去除或减少聚硫脲中掺杂的杂质，从而获得较纯净的聚硫脲。
24、结合第一方面，在本申请的第一方面的第七种可能的示例中，上述第二溶剂包括水、环己烷、正己烷和甲醇中的任意一种或多种。
25、在上述示例中，通过选择上述溶剂作为第二溶剂，使得聚硫脲沉降，从而能够通过过滤被收集。
26、结合第一方面，在本申请的第一方面的第八种可能的示例中，上述第二溶剂的体积和第一溶剂的体积的比值≥1。
27、在上述示例中，通过使第二溶剂的体积和第一溶剂的体积的比值≥1，能够使溶解于第一溶剂中的聚硫脲沉降出来。
28、结合第一方面，在本申请的第一方面的第九种可能的示例中，上述第三溶剂包括甲醇和/或乙醇。
29、在上述示例中，聚硫脲不能溶解于甲醇和/或乙醇，其他没有聚合的小分子以及副产物能够溶解于甲醇和/或乙醇，采用甲醇和/或乙醇洗涤聚硫脲，能够去除聚硫脲表面的杂质，从而获得较纯净的聚硫脲。
30、在第二方面，本申请示例提供了一种聚合物，其根据上述的聚合物的制备方法制得。
31、在上述技术方案中，本申请的聚合物具有较高的分子量，且能够用于制备固态电解质，硫脲基和锂离子之间通过协同的静电作用和氢键作用形成紧密的结合，促进锂盐在聚合物基体中的溶解，结合锂离子，构建离子传导通道，并以与聚合物链段运动解耦的方式协助锂离子的运动。
32、在第三方面，本申请示例提供了一种固态电解质，其包括锂盐和上述的聚合物。
33、在上述技术方案中，本申请的固态电解质具有较高离子电导率和锂离子传输效率。
34、结合第三方面，在本申请的第三方面的第一种可能的示例中，锂盐占固态电解质总质量的1wt％～80wt％。
35、结合第三方面，在本申请的第三方面的第二种可能的示例中，锂盐包括高氯酸锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、四氟硼酸锂、双二氟磺酰亚胺锂中的任意一种或多种。
36、在第四方面，本申请示例提供了一种电池，其包括上述的固态电解质。
37、在第五方面，本申请示例提供了一种用电装置，其包括上述的电池。
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1.一种聚合物的制备方法，其特征在于，所述聚合物的制备方法包括：将包含单质硫、第一碱性化合物和第一溶剂的第一混合物在25℃～90℃的温度下反应0.1h～3h后得到第二混合物，再将第二碱性化合物、二胺、无水氯仿和所述第二混合物混合并在25℃～120℃下的温度下反应1h～20h，制得第三混合物；
2.根据权利要求1所述的聚合物的制备方法，其特征在于，所述聚合物的制备方法满足以下条件中至少一个：
3.根据权利要求1所述的聚合物的制备方法，其特征在于，所述二胺包括n取1～9的整数。
4.根据权利要求1所述的聚合物的制备方法，其特征在于，所述二胺包括n取1～9的整数。
5.根据权利要求1所述的聚合物的制备方法，其特征在于，所述第一碱性化合物包括氢氧化钙、叔丁醇钾、叔丁醇钠、氢氧化钠和碳酸钾中的任意一种或多种；和/或，
6.根据权利要求2所述的聚合物的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂包括吡啶、N,N-二甲基乙酰胺、叔丁醇、1,4-二氧六环和二甲基亚砜中的任意一种或多种。
7.根据权利要求1所述的聚合物的制备方法，其特征
8.根据权利要求7所述的聚合物的制备方法，其特征在于，所述第二溶剂包括水、环己烷、正己烷和甲醇中的任意一种或多种。
9.根据权利要求7所述的聚合物的制备方法，其特征在于，所述第二溶剂的体积和所述第一溶剂的体积的比值≥1。
10.根据权利要求7所述的聚合物的制备方法，其特征在于，所述第三溶剂包括甲醇和/或乙醇。
11.一种聚合物，其特征在于，所述聚合物根据权利要求1～10任一项所述的聚合物的制备方法制得。
12.一种固态电解质，其特征在于，所述固态电解质包括锂盐和权利要求11所述的聚合物。
13.根据权利要求12所述的固态电解质，其特征在于，所述锂盐占所述固态电解质总质量的1wt％～80wt％。
14.根据权利要求12所述的固态电解质，其特征在于，所述锂盐包括高氯酸锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、四氟硼酸锂、双二氟磺酰亚胺锂中的任意一种或多种。
15.一种电池，其特征在于，所述电池包括权利要求12～14任一项所述的固态电解质。
16.一种用电装置，其特征在于，所述用电装置包括权利要求15所述的电池。
...【技术特征摘要】
1.一种聚合物的制备方法，其特征在于，所述聚合物的制备方法包括：将包含单质硫、第一碱性化合物和第一溶剂的第一混合物在25℃～90℃的温度下反应0.1h～3h后得到第二混合物，再将第二碱性化合物、二胺、无水氯仿和所述第二混合物混合并在25℃～120℃下的温度下反应1h～20h，制得第三混合物；
2.根据权利要求1所述的聚合物的制备方法，其特征在于，所述聚合物的制备方法满足以下条件中至少一个：
3.根据权利要求1所述的聚合物的制备方法，其特征在于，所述二胺包括n取1～9的整数。
4.根据权利要求1所述的聚合物的制备方法，其特征在于，所述二胺包括n取1～9的整数。
5.根据权利要求1所述的聚合物的制备方法，其特征在于，所述第一碱性化合物包括氢氧化钙、叔丁醇钾、叔丁醇钠、氢氧化钠和碳酸钾中的任意一种或多种；和/或，
6.根据权利要求2所述的聚合物的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂包括吡啶、n,n-二甲基乙酰胺、叔丁醇、1,4-二氧六环和二甲基亚砜中的任意一种或多种。
7.根据权利要求1所述的聚合物的制备方法，其特征在于，所述聚合物的制备方法还包括将所述第三混合物在第二溶剂中沉降，过滤得到...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈永胜，高贺，田二丽，孟祥宇，周琪，翟旭亮，赵壮，孙永健，周馨悦，姜迪，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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