【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池，具体涉及一种快速自愈合聚合物电解质界面层的制备方法和应用。
技术介绍
1、固态锂电池因具有能量密度高和安全性能优异等特点成为下一代锂离子电池发展的重要方向。目前，开发具有高离子电导率电解质的研究已取得重要进展，nasicon型固态电解质由于室温下具有较高的离子电导率和机械强度，较宽的电化学窗口以及较好的正极适配性等优势[1]而备受关注。然而nasicon型固态电解质/锂存在界面接触差、界面化学/电化学稳定性差等界面稳定性问题，严重阻碍界面锂离子传输，导致锂离子沉积不均匀，在界面处形成锂枝晶，限制固态锂电池的倍率性能和循环性能[2,3]，因此，解决nasicon型固态电解质/锂的界面稳定性差的问题是推动nasicon型固态电解质在固态锂电池广泛应用的关键所在。
2、构筑具有一定柔韧性的聚合物电解质，作为固态电解质/锂的界面层已经被证实能有效提高界面稳定性[4,5]，此外，为了解决长循环过程中金属锂反复沉积/剥离所引起的体积变化导致的界面层失效问题，构建具有“自愈合”功能的界面层能修复损坏的界面层，保持循环过程中牢固而完整的界面接触和连续的锂离子传输，同时阻止金属锂与固态电解质界面副反应、缓解电极材料体积膨胀产生的应力等界面问题，增强界面层自身的稳定性，进而提高固态电解质/锂的界面稳定性，达到提高固态锂电池的循环稳定性能[6,7]的目的。
3、氢键具有强取向性、饱和性、选择性以及动态可逆性特征，不需外界刺激作用，可以自动重新结合形成交联的动态超分子网络，实现聚合物的自愈合。基于氢键的
4、理论上，多重氢键交联同时起作用时会产生较大的结合能和稳定性[13,14]，能显著提高自愈合速率。2-脲基-4[1h]-嘧啶酮(upy)单元因具有四重氢键，受到国内外学者的广泛关注，目前国内外学者构筑的含有upy单元的自愈合聚合物均是基于3-(6-甲基-4-氧代-1,4-二氢嘧啶-2-基)脲基自愈合单元。虽然基于四重氢键-脲基嘧啶酮聚合物电解质能提高固态锂电池的循环稳定性，但相比于单重氢键，已有的基于四重氢键-脲基嘧啶酮单元自愈合聚合物电解质并未充分发挥出四重氢键快速自愈合的优势，这主要与upy单元的结构有关，目前基于upy构筑的自愈合聚合物电解质，其upy结构上的6位取代基团均为甲基，是较弱的给电子基，限制了upy结构离域π电子云的密度，四重氢键结合能减弱，氢键作用降低[15-17]，减慢自愈合聚合物电解质的自愈合速率，因此，迫切需要构筑快速自愈合的自愈合聚合物电解质。
5、参考文献：
6、[1]b.ouyang,j.y.wang,t.j.he,c.j.bartel,h.y.huo,y.wang,v.lacivita,h.kim,g.ceder.synthetic accessibility and stability rules of nasicons[j].nat.commun.,2021,12:2169.
7、[2]m.t.ahsan,d.qiu,s.y.hou.unraveling the fast na diffusion kineticsofnasicon at high voltage via high entropy for sodium-ion battery[j].advancedenergy materials,2024,14(4):2302733.1-2302733.9.
8、[3]m.d.singh,d.k.gorai,k.brajesh,et al.ruthenium doping of nasiconelectrolyte augments the performance of solid-state sodium-ion batteries[j].chemical engineering journal,2024,489.
9、[4]s.s.chi,y.c.liu,n.zhao,x.x.guo,c.w.nan,l.z.fan.solid polymerelectrolyte soft interface layer with 3d lithium anode for all-solid-statelithium batteries[j].energy storage mater.,2019,17:309-316.
10、[5]q.yu,d.han,q.lu,y.he,s.li,q.liu,c.han,f.kang,b.li.constructingeffective interfaces for li1.5al0.5ge1.5(po4)3pellets to achieve room-temperaturehybrid solid-state lithiummetal batteries[j].acs appl.mater.interfaces,2019,11:9911-9918.
11、[6]刘梓洋,李杨,刘兴江,徐强.自修复聚合物在电化学储能领域的研究进展[j].材料工程，2021,49(1):1-10.
12、[7]l.mezzomo,c.ferrara,g.brugnetti,d.callegari,e.quartarone,p.mustarelli,r.ruffo.exploiting self-healing in lithium batteries:strategiesfor next-generation energy storage devices[j].adv.energy mater.2020,10:2002815.
13、[8]j.f.patrick,m.j.robb,n.r.sottos,j.s.moore,s.r.white.polymers withautonomous life-cycle control[j].nature,2016,540:363-370.
14、[9]y.yang,m.w.urban.self-healing polymeric materials[j].chem.soc.rev.,201本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种快速自愈合聚合物电解质界面层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述2-氨基-4-羟基-6-取代基嘧啶与异氰酸酯的质量比为1:1～1:1.2。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤二中，所述锂盐与聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯中乙氧基的摩尔比为1:15～1:20；四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯中的巯基与聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯和UPyMA中双键的摩尔比为0.5:1～1:1。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述异氰酸酯包括甲基丙烯酸异氰基乙酯或丙烯酸2-异氰基乙酯。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤二中，所述聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯的分子量为300-600。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤二中，所述锂盐包括高氯酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、三氟甲磺酸锂中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤二中，所述溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、乙腈中的任意
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤二中，所述催化剂为正己胺、二乙胺、三乙胺或四甲基胍。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤二中，巯基-迈克尔加成反应的反应时间不低于5分钟。
10.一种权利要求1-9任一权利要求所述的方法制备的聚合物电解质界面层的应用，其特征在于：所述聚合物电解质界面层作为NASICON型固态电解质和锂之间的自愈合界面层应用。
...【技术特征摘要】
1.一种快速自愈合聚合物电解质界面层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述2-氨基-4-羟基-6-取代基嘧啶与异氰酸酯的质量比为1:1～1:1.2。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤二中，所述锂盐与聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯中乙氧基的摩尔比为1:15～1:20；四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯中的巯基与聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯和upyma中双键的摩尔比为0.5:1～1:1。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述异氰酸酯包括甲基丙烯酸异氰基乙酯或丙烯酸2-异氰基乙酯。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤二中，所述聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯的分子...
【专利技术属性】
技术研发人员：张玲玲，张卓，杨旭，史梦莹，王磊，周游，杜兆祥，吴超，刘继龙，
申请(专利权)人：东北农业大学，
类型：发明
国别省市：
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。