本发明专利技术公开了一种高强度全固态聚合物电解质及其制备方法，该电解质的制备原料包括多嵌段共聚物PTMO‑PBT‑PEO‑PBT和锂盐；所述多嵌段共聚物由聚四氢呋喃、聚乙二醇和环状对苯二甲酸丁二醇酯熔融聚合得到。本发明专利技术使用双羟基封端的PTMO与双羟基封端的PEO跟CBT聚合得到PTMO‑PBT‑PEO‑PBT的嵌段共聚物，在传统PEO基的聚合物固体电解质中引入本体强度更高的PTMO以及PBT，极大改善了PEO基固体电解质的本体强度，拓宽了其使用范围。本发明专利技术制备的全固态聚合物电解质同时具有优异机械性能以及良好室温电导率的固体电解质材料，具有广阔的市场应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固态电解质材料领域，特别涉及一种高强度全固态聚合物电解质及其制备方法。
技术介绍
1、全固态聚合物电解质(all-solid-state polymer electrolytes,asspes)是由聚合物基体、锂盐以及可能的填料(如无机纳米颗粒、离子液体等)组成的多组分共混材料。这种电解质在常温下呈现固态形态，不含任何液态成分，能够在电极间传导锂离子，同时起到隔绝电子传递的作用，确保电池内部电荷的有效分离和传输。全固态聚合物电解质是全固态锂离子电池中的关键材料，旨在替代电池中传统的液态电解质，以提升电池的安全性、能量密度及循环稳定性。
2、全固态电解质消除了液态电解液易燃易爆的风险，显著降低了因短路、过热等原因引发电池起火或爆炸的可能性。固态电解质可以有效抑制锂金属负极在充电过程中形成的锂枝晶，避免其刺穿隔膜导致内部短路。
3、专利cn 116190782a公开了一种全固态聚合物电解质及其制备方法和应用，其固体电解质包括聚合物ⅰ，聚合物ⅱ和聚合物ⅲ聚合得到三维交联网络和锂盐；所述聚合物ⅰ由硅烷偶联剂与sio2接枝获得，所述聚合物ⅱ为环氧基交联剂，所述聚合物ⅲ为双氨基封端的聚乙二醇。将硅烷偶联剂和sio2溶解在溶剂中反应得到聚合物ⅰ；将基体、聚合物ⅰ与聚合物ⅱ和聚合物ⅲ溶于溶剂中，预聚合得到前驱体溶液；将锂盐加入前驱体溶液中继续室温搅拌，聚合得到全固态聚合物电解质。该方法制备的的聚合物在60℃下获得不错的电导率以及循环倍率性能，不过由于聚合物材料的分子量较低，聚合物电解质本体强度较差。
4、专利cn 115995603a公开了一种高电压peo基固态电解质及其制备方法与应用。高电压peo基固态电解质的组分包括聚环氧乙烷、锂盐、四乙二醇二甲醚和高电压添加剂。本专利技术的高电压peo基固态电解质，显著提升了室温下的锂离子电导率，同时降低了与电极的界面阻抗，且通过降低固态电解质中-oh的比例提升了peo基固态电解质电化学稳定窗口；在正极界面形成稳定的且高离子电导的cei膜，进一步提升电解质的高电压稳定性。该专利技术提供的高电压peo基固态电解质可用于组装锂离子电池，在室温下展现出不错的放电容量和优异的循环稳定性，不过由于peo本体强度较不高，熔点较低，在电池循环中本体强度难以维持，造成一定使用风险。
5、专利cn106992311a公开了一种全固态聚合物电解质膜及其制备方法，其全固态聚合物电解质膜以peo或peo-pmma为基体制得。制备时将基体和锂盐溶解到有机溶剂中，加入纳米填充物、增塑剂，加热搅拌，混合均匀得到粘液，浇注于聚四氟乙烯板上流延成膜，真空干燥后得到固态聚合物固态电解质膜。该专利技术的电解质膜即具有较好的力学性能和电化学性能，满足全固态锂离子电池用聚合物电解质的要求，具有较好的稳定性和安全性，peo与pmma共聚合的方法使聚合物电解质的本体强度提高，但由于peo本体结构的限制，以peo为主体软段的嵌段共聚物本体强度依旧较低。
6、所以现在有必要对现有技术进行改进，以提供更可靠的方案。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高强度全固态聚合物电解质及其制备方法。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种高强度全固态聚合物电解质，其制备原料包括多嵌段共聚物ptmo-pbt-peo-pbt和锂盐；所述多嵌段共聚物ptmo-pbt-peo-pbt由聚四氢呋喃、聚乙二醇和环状对苯二甲酸丁二醇酯熔融聚合得到。
3、优选的是，所述多嵌段共聚物ptmo-pbt-peo-pbt的制备原料中，聚四氢呋喃：聚乙二醇：环状对苯二甲酸丁二醇酯的质量比为1:1:2。
4、优选的是，聚四氢呋喃的分子量mn为1000～3000，聚乙二醇的分子量mn为800～2000，环状对苯二甲酸丁二醇酯的重复单元为2～10个。
5、优选的是，其制备原料中，锂盐的质量占比为1-60％。
6、优选的是，所述锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酸亚胺锂、六氟磷酸锂中的至少一种。
7、本专利技术还提供一种上所述的高强度全固态聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：
8、1)将聚四氢呋喃、聚乙二醇、环状对苯二甲酸丁二醇酯混合，熔融聚合得到多嵌段共聚物ptmo-pbt-peo-pbt；
9、2)将多嵌段共聚物ptmo-pbt-peo-pbt溶解在溶剂中，然后加入锂盐，搅拌均匀后浇筑，得到所述高强度全固态聚合物电解质。
10、优选的是，所述的高强度全固态聚合物电解质的制备方法包括以下步骤：
11、1)将聚四氢呋喃、聚乙二醇、环状对苯二甲酸丁二醇酯按照聚四氢呋喃：聚乙二醇：环状对苯二甲酸丁二醇酯的质量比为1:1:2混合，氮气气氛下搅拌2-10min，加入催化剂，在220-260℃下熔融聚合反应4-6h，得到多嵌段共聚物ptmo-pbt-peo-pbt；
12、2)将多嵌段共聚物ptmo-pbt-peo-pbt溶解在溶剂中，然后加入锂盐，搅拌15-60min后浇筑，室温下静置6-24h后在60-100℃下烘烤6-24h，得到所述高强度全固态聚合物电解质。
13、优选的是，所述的高强度全固态聚合物电解质的制备方法包括以下步骤：
14、1)将聚四氢呋喃、聚乙二醇、环状对苯二甲酸丁二醇酯按照聚四氢呋喃：聚乙二醇：环状对苯二甲酸丁二醇酯的质量比为1:1:2混合，氮气气氛下搅拌5min，加入占原料总质量0.1％～2％的催化剂，在240℃下熔融聚合反应4h，得到多嵌段共聚物ptmo-pbt-peo-pbt；
15、2)按质量比多嵌段共聚物ptmo-pbt-peo-pbt：溶剂＝1：3，将多嵌段共聚物ptmo-pbt-peo-pbt溶解在溶剂中，然后加入锂盐，搅拌30min后浇筑，室温下静置12h后在60℃下烘烤12h，得到所述高强度全固态聚合物电解质。
16、优选的是，所述溶剂为由三氯甲烷与六氟异丙醇按体积比9:1组成的混合液。
17、优选的是，所述催化剂为钛酸异丁酯、辛酸亚锡、三氧化二锑中的一种或多种。
18、本专利技术的有益效果是：
19、本专利技术提供了一种高强度全固态聚合物电解质及其制备方法，本专利技术使用双羟基封端的ptmo(聚四氢呋喃)与双羟基封端的peo(聚乙二醇)跟cbt(环状对苯二甲酸丁二醇酯)聚合得到ptmo-pbt-peo-pbt的嵌段共聚物，在传统peo基的聚合物固体电解质中引入本体强度更高的ptmo以及pbt，极大改善了peo基固体电解质的本体强度，拓宽了其使用范围。本专利技术制备的全固态聚合物电解质同时具有优异机械性能以及良好室温电导率的固体电解质材料，具有广阔的市场应用前景。
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【技术保护点】
1.一种高强度全固态聚合物电解质，其特征在于，其制备原料包括多嵌段共聚物PTMO-PBT-PEO-PBT和锂盐；所述多嵌段共聚物PTMO-PBT-PEO-PBT由聚四氢呋喃、聚乙二醇和环状对苯二甲酸丁二醇酯熔融聚合得到。
2.根据权利要求1所述的高强度全固态聚合物电解质，其特征在于，所述多嵌段共聚物PTMO-PBT-PEO-PBT的制备原料中，聚四氢呋喃：聚乙二醇：环状对苯二甲酸丁二醇酯的质量比为1:1:2。
3.根据权利要求2所述的高强度全固态聚合物电解质，其特征在于，聚四氢呋喃的分子量Mn为1000～3000，聚乙二醇的分子量Mn为800～2000，环状对苯二甲酸丁二醇酯的重复单元为2～10个。
4.根据权利要求1所述的高强度全固态聚合物电解质，其特征在于，其制备原料中，锂盐的质量占比为1-60％。
5.根据权利要求4所述的高强度全固态聚合物电解质，其特征在于，所述锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酸亚胺锂、六氟磷酸锂中的至少一种。
6.一种如权利要求1-5中任意一项所述的高强度全固态聚合物电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的高强度全固态聚合物电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的高强度全固态聚合物电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求7或8所述的高强度全固态聚合物电解质的制备方法，其特征在于，所述溶剂为由三氯甲烷与六氟异丙醇按体积比9:1组成的混合液。
10.根据权利要求7或8所述的高强度全固态聚合物电解质的制备方法，其特征在于，所述催化剂为钛酸异丁酯、辛酸亚锡、三氧化二锑中的一种或多种。
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【技术特征摘要】
1.一种高强度全固态聚合物电解质，其特征在于，其制备原料包括多嵌段共聚物ptmo-pbt-peo-pbt和锂盐；所述多嵌段共聚物ptmo-pbt-peo-pbt由聚四氢呋喃、聚乙二醇和环状对苯二甲酸丁二醇酯熔融聚合得到。
2.根据权利要求1所述的高强度全固态聚合物电解质，其特征在于，所述多嵌段共聚物ptmo-pbt-peo-pbt的制备原料中，聚四氢呋喃：聚乙二醇：环状对苯二甲酸丁二醇酯的质量比为1:1:2。
3.根据权利要求2所述的高强度全固态聚合物电解质，其特征在于，聚四氢呋喃的分子量mn为1000～3000，聚乙二醇的分子量mn为800～2000，环状对苯二甲酸丁二醇酯的重复单元为2～10个。
4.根据权利要求1所述的高强度全固态聚合物电解质，其特征在于，其制备原料中，锂盐的质量占比为1-60％。
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【专利技术属性】
技术研发人员：金闯，谢辉，张丹丹，曹闯，
申请(专利权)人：太仓斯迪克新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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