[发明专利]一种采用离子液体型固态聚合物电解质的锂二次电池

权利要求书

1.一种采用离子液体型固态聚合物电解质的锂二次电池，其组成包括正极材料、负极材料、离子液体型固态聚合物电解质；其中，正极材料选自LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiFePO₄、LiCo_1/3Mn_1/3Ni_1/3O₂、LiNiO₂、LiMnPO₄、LiCoPO₄中的一种或几种的混合物；负极材料选自天然石墨、人造石墨、碳纳米管、金属氧化物、Li₄Ti₅O₁₂、金属锂中的一种或几种的混合物；正极材料和负极材料分别涂覆在集流极上，形成正极和负极；其特征在于：离子液体型固态聚合物电解质置于正极和负极之间；所述离子液体型固态聚合物电解质的结构是以硅氧烷和聚醚的无规共聚产物为主链，支链悬有咪唑类离子液体的离子液体型聚合物。

2.按权利要求1所述的一种采用离子液体型固态聚合物电解质的锂二次电池，其特征在于：替代将负极材料涂覆在集流极上，负极材料不涂覆在集流极上。

3.按权利要求1所述的一种采用离子液体型固态聚合物电解质的锂二次电池，其特征在于：所述的离子液体型固态聚合物电解质中包含有锂盐，锂盐选自LiPF₆、LiClO₄、LiBF₄、LiCF₃SO₃、LiN(CF₃SO₂)₂、LiBOB中的一种或几种的混合物，锂盐占离子液体型固态聚合物电解质重量的0.5～20％。

4.按权利要求1所述的一种采用离子液体型固态聚合物电解质的锂二次电池，其特征在于：所述的离子液体型固态聚合物电解质的制备方法包括以下步骤：

(1)将3-羟甲基-3’-甲基氧杂环丁烷(HMO)在碱性条件下与乙烯基咪唑型(VIM)离子液体混合进行迈克尔加成反应，3-羟甲基-3’-甲基氧杂环丁烷与乙烯基咪唑的摩尔比为1～3，磁力搅拌1～5小时得到反应物；将反应物用乙醚萃取出来，用去离子水洗涤然后进行干燥，得到液体3-(2-咪唑乙氧基)甲基-3’-甲基氧杂环丁烷(HMOVIM)的结构式为：

(2)在NaOH水溶液中，加入等摩尔的3-羟甲基-3’-甲基氧杂环丁烷和二缩三乙二醇单甲醚，40～80℃下反应1～3小时，然后再回流4～8小时，结束反应后，甲苯萃取出有机物，用去离子水洗涤有机物后干燥，得到液体3-[甲氧基(三 乙氧基)]甲基-3’-甲基氧杂环丁烷(HMOPEO)的结构式为：

(3)在冰水浴和氮气保护下将步骤(1)的产物3-(2-咪唑乙氧基)甲基-3’-甲基氧杂环丁烷(HMOV IM)和步骤(2)的产物3-[甲氧基(三乙氧基)]甲基-3’-甲基氧杂环丁烷(HMOPEO)加入干燥的圆底烧瓶中，3-(2-咪唑乙氧基)甲基-3’-甲基氧杂环丁烷(HMOVIM)与3-[甲氧基(三乙氧基)]甲基-3’-甲基氧杂环丁烷(HMOPEO)的摩尔比为1∶1，15～40℃下反应4～10小时；然后经萃取、沉淀、真空干燥，得到无定形的聚合物，其结构为侧链悬挂有乙烯基咪唑离子液体的聚醚，具体结构式为：

其中，n＝3，m＝3～15，1＝3～8；

(4)碱性条件下，三氯甲基硅烷和多缩乙二醇单甲醚发生取代反应，其产物与步骤(3)制备的带有离子液体的聚醚进行缩聚反应，得到硅氧烷与聚醚无规共聚的聚合产物，在缩聚反应进行中，加入锂盐，锂盐选自LiPF₆、LiClO₄、LiBF₄、LiCF₃SO₃、LiN(CF₃SO₂)₂、LiBOB中的一种或几种的混合物，锂盐占离子液体型固态聚合物电解质重量的0.5～20％，制备出以硅氧烷和聚醚无规共聚产物为主链、支链悬有咪唑类离子液体的离子液体型固态聚合物电解质；硅氧烷与聚醚无规共聚的产物结构式为：

其中，k＝5～10。