【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池，涉及一种聚合物电解质及其制备方法和应用。
技术介绍
1、电解质是锂二次电池的重要组成部分，其在正负极之间起到输送离子、传导电流的作用。相比于液态电解质，固态电解质具有更高的机械强度和稳定性，能够有效地抑制锂枝晶的生长，降低电池短路的风险，此外，其在较宽的温度范围内都能保持良好的性能，具有较好的温度稳定性，并且固态电解质的化学稳定性好，不易与电极发生反应，有利于延长电池的循环寿命。聚合物固态电解质是一种应用广泛的固态电解质，其具有较好的柔韧性和可加工性，得到了广泛的研究。聚氧化乙烯（peo）来源广泛，与锂盐的兼容性好，通常作为聚合物固态电解质的主要原料，然而现有的聚氧化乙烯基固态电解质在使用过程中仍存在离子电导率低、锂离子迁移数低、力学强度差等问题，导致电池的倍率性能、循环性能和安全性能较差。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种聚合物电解质，该聚合物电解质兼具优异的离子电导率、锂离子迁移数和力学强度。
2、本专利技术还提供一种聚合物电解质的制备方法，在式i所示化合物和式ii所示化合物聚合之前加入锂盐，使得锂盐均匀分散于聚合形成的交联体中，从而得到上述具有优异离子电导率、锂离子迁移数和力学强度的聚合物电解质。
3、本专利技术还提供一种电池，由于包括上述聚合物电解质，因此该电池兼具优异的倍率性能、循环性能和安全性能。
4、本专利技术还提供一种电子设备，由于包括上述电池，因此该电子设备在使用过程中也兼具优异的倍率性能、循环性能和安全
5、本专利技术提供一种聚合物电解质，包括聚合物和锂盐，所述聚合物包括式i所示化合物和式ii所示化合物共聚后得到的交联体：
6、
7、式i中，m为选自2~20之间的整数；
8、式ii中，r选自双三氟甲基磺酰亚胺根、双氟磺酰亚胺根、高氯酸根、四氟硼酸根、二草酸硼酸根、二氟草酸硼酸根或三氟甲基磺酸根，n选自1~10之间的整数。
9、如上所述的聚合物电解质，其中，所述式i所示化合物和所述式ii所示化合物的共聚摩尔比为（70~95）：（5~30）。
10、如上所述的聚合物电解质，其中，所述式i所示化合物和所述式ii所示化合物中聚乙二醇结构单元的总和与所述锂盐的摩尔比为（10~25）:1。
11、如上所述的聚合物电解质，其中，所述锂盐包括双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、高氯酸锂中的一种或多种。
12、本专利技术还提供一种如上所述的聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：
13、向式i所示化合物、式ii所示化合物和锂盐的混合体系中加入自由基引发剂，引发聚合反应，得到所述聚合物电解质。
14、如上所述的制备方法，其中，所述式ii所示化合物通过包括以下步骤的方法制备得到：
15、1）使1-乙烯基咪唑与式iii所示化合物反应，得到式iv所示化合物；
16、
17、式iii中，x选自cl、br或i；
18、2）使式iv所示化合物与lir发生离子交换反应，得到式ii所示化合物；
19、。
20、如上所述的制备方法，其中，所述聚合反应的温度为60~100℃，时间为4~12h。
21、本专利技术还提供一种电池，包括正极、负极和位于正极与负极之间的电解质层，其中，所述电解质层包括如上所述的聚合物电解质。
22、如上所述的电池，其中，所述电解质层的厚度为20~50μm。
23、本专利技术还提供一种电子设备，包括如上所述的电池。
24、本专利技术的实施，至少具有以下有益效果：
25、1）本专利技术的聚合物电解质的聚合物包括式i所示化合物和式ii所示化合物共聚后得到的交联体，共聚后式i所示化合物的聚乙二醇链段位于交联体的侧链上，具有更好的运动能力，可以更好的传导锂离子，共聚还能够使交联体具有较低的结晶度，从而提升电解质的离子传导率。此外，式ii所示化合物还能够向交联体中引入咪唑离子液体单元，咪唑离子液体单元能够通过静电作用吸附锂盐中的阴离子，提高锂离子迁移数，降低浓差极化，提升电池的倍率性能。共聚后的交联体仍保留有适宜含量的聚乙二醇链段，且交联体的三维网状结构还能够使电解质具有较高的力学强度，从而使电解质兼具良好的柔韧性和力学强度，在与正负极界面有良好相容性降低界面阻抗的同时，还能避免正负极接触短路，从而改善电池的循环性能和安全性能。综上，本申请的聚合物电解质具有较高的离子传导率、锂离子迁移数和力学强度，包括该聚合物电解质的电池兼具优异的循环性能、安全性能和倍率性能。
26、2）本专利技术提供的聚合物电解质的制备方法，在式i所示化合物和式ii所示化合物聚合之前加入锂盐，一方面式i所示化合物和式ii所示化合物能够溶解锂盐，另一方面在聚合之前加入能够使锂盐均匀分散于聚合形成的交联体中，从而得到具有优异离子电导率、锂离子迁移数和力学强度的聚合物电解质。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种聚合物电解质，包括聚合物和锂盐，其特征在于，所述聚合物包括式I所示化合物和式II所示化合物共聚后得到的交联体：
2.根据权利要求1所述的聚合物电解质，其特征在于，所述式I所示化合物和所述式II所示化合物的共聚摩尔比为（70~95）：（5~30）。
3.根据权利要求1或2所述的聚合物电解质，其特征在于，所述式I所示化合物和所述式II所示化合物中聚乙二醇结构单元的总和与所述锂盐的摩尔比为（10~25）:1。
4.根据权利要求1所述的聚合物电解质，其特征在于，所述锂盐包括双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、高氯酸锂中的一种或多种。
5.一种权利要求1-4任一项所述的聚合物电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述式II所示化合物通过包括以下步骤的方法制备得到：
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述聚合反应的温度为60~100℃，时间为4~12h。
8.一种电池，
9.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述电解质层的厚度为20~50μm。
10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求9所述的电池。
...【技术特征摘要】
1.一种聚合物电解质，包括聚合物和锂盐，其特征在于，所述聚合物包括式i所示化合物和式ii所示化合物共聚后得到的交联体：
2.根据权利要求1所述的聚合物电解质，其特征在于，所述式i所示化合物和所述式ii所示化合物的共聚摩尔比为（70~95）：（5~30）。
3.根据权利要求1或2所述的聚合物电解质，其特征在于，所述式i所示化合物和所述式ii所示化合物中聚乙二醇结构单元的总和与所述锂盐的摩尔比为（10~25）:1。
4.根据权利要求1所述的聚合物电解质，其特征在于，所述锂盐包括双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、高氯酸锂中的一种或...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。