[发明专利]一种二嵌段胍盐类离子液体型聚合物电解质及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合物电解质及其制备方法，特别是一种二嵌段胍盐类离子液体型聚合 物电解质及其制备方法，应用于锂二次电池中。

背景技术

电解质是电化学器件中的重要组成部分。电化学器件的性能在很大程度上取决于电解质 的物理化学性能。目前，传统商用锂二次电池采用有机溶剂作为电解质的主要成分。虽然其 由于性能较好得到了广泛应用，然而有机溶剂在常温下为液体，具有易燃、易挥发的缺点， 还经常出现漏液等问题。这既增加了电池设计的复杂程度，又难以保证电池的安全性。近年 来随着笔记本电脑爆炸事故的不断发生，不断有公司由于电池质量问题而进行大规模召回， 电池的安全问题正不断受到关注。

离子液体，具有蒸气压低、不易燃、液态温度范围宽、热稳定和电化学稳定性好等优点， 将其作为电解质应用，可以提高电池的安全性，因此已成为研究的热点。例如专利WO  2007/093961，公开了一类由四氰基硼酸盐与有机阳离子为成分的离子液体型电解质。然而， 此类电解质在室温下为液态，可能产生电池漏液等问题，难以确保电池的稳定性。

把离子液体引入聚合物中制成的离子液体型聚合物，不仅有较好的热稳定性和电化学性 能，而且其机械性能良好。将其作为电解质应用，可以兼具离子液体电解质和聚合物电解质 的优点。用该电解质制成的电池可以被加工成各种形状或尺寸，应用范围更广。

专利JP-A 2002-3478通过将聚合物溶解在一种咪唑盐的离子液体中制备出一种离子凝 胶。这种凝胶虽然有较好的离子导电率，然而其物理强度较差，增加了电池设计的难度。 同时，绝大部分关于离子液体的研究和应用都集中在咪唑和季铵类离子液体方面，而其他类 型离子液体的研究和应用则鲜有报道。例如，专利JP-A7-118480通过将一种烷基季铵盐结构 的聚合物溶解在含氮杂环的季铵盐离子液体中制备出的一种固体聚合物电解质。专利JP-A  10-83821使一种咪唑类衍生物与聚合物单体反应制备出熔融盐单体，然后进行聚合，加入锂 盐溶解，得到固态聚合物电解质。

发明内容

本发明的目的是提供一种二嵌段胍盐类离子液体型聚合物电解质及其制备方法。由于在 结构中引入了一种胍盐类离子液体，使其同时兼具离子液体和聚合物两者作为电解质应用的 优势。该电解质属于固态聚合物电解质，不会产生漏液等安全隐患、热分解温度高、易加工、 离子导电率较高。

本发明一种二嵌段胍盐类离子液体型聚合物电解质的组成如下：

由一种二嵌段胍盐类离子液体型聚合物和锂盐组成，是一种固态聚合物电解质，二嵌段 胍盐类离子液体型聚合物重量和锂盐摩尔量的比为0.1mol/kg-3.95mol/kg，其中二嵌段胍盐 类离子液体聚合物的化学结构如下：

式中Y^-为Br^-、ClO₄^-、BF₄^-，PF₆^-或(CF₃SO₂)₂N^-；

R₁为直链烷基CH₃，C₂H₅，C₃H₇或C₄H₉；

R₂为直链烷基CH₂或C₂H₄；

R₃为H或CH₃；

其数均分子量Mn为20000-30000，n/m为15-35；

锂盐的化学结构式为：LiY；

式中Y为Br、ClO₄、BF₄，PF₆或(CF₃SO₂)₂N。

本发明一种二嵌段胍盐类离子液体型聚合物电解质的制备方法如下：

(1)胍盐类离子液体的制备：