[发明专利]锂离子电池聚合物电解质用接枝共聚物基体及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及新能源材料领域，具体地说是锂离子电池聚合物电解质用接枝共聚物基体及其制备方法。

背景技术

为了解决锂离子电池的安全问题，聚合物电解质被提出来取代液态电解质。经过30年的研究发现，聚合物电解质(Wright P V. Br. Polym. J., 1975, 7, 319-327)不但具有安全性好，而且具有质量轻、易成膜、可塑性高等高分子材料所特有的优点。

在聚合物电解质研究的初期，大多数的研究方向主要集中在聚氧化乙烯及其衍生物方面。而传统线性高聚态的聚氧化乙烯在室温下结晶度大，离子电导率低（10^-7Scm^-1）。凝胶聚合物电解质作为液态电解质与全固态电解质过渡产物，利用固定在微观结构中的液态电解质分子实现离子传导，具有较高的离子导电率。对于可应用的聚合物电解质而言，必须满足以下条件：(1)较高的室温锂离子电导率，可以达到10^-3Scm^-1，这是保证锂离子电池快速充放电的基本条件；(2)较高的锂离子迁移数，从而降低电解质的浓差极化，提高电池的功率密度；(3)较高的化学、电化学及热稳定性，电化学窗口达到4.5V以上；(4)一定的机械强度，以满足锂离子电池装配过程的需要。

为了提高凝胶聚合物电解质的电化学性能、热稳定性、成膜性以及力学性能，人们采用了一系列的方法：共混降低聚合物的Tg和结晶度，在聚合物主链或侧链上添加极性基团或非极性基团形成接枝聚合物电解质，加入各种添加剂（无机颗粒、非质子型有机溶剂、离子液体）形成复合电解质。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种锂离子电池聚合物电解质用接枝共聚物基体及其制备方法。

一种锂离子电池聚合物电解质用接枝共聚物基体的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

采用溶液聚合法，将甲基丙烯酸甲酯0.5克，甲基丙烯酸缩水甘油酯质量0.5克，相对于两种单体总质量为0.2~5%的偶氮二异丁腈加入到锥形瓶中，在50-100ml甲苯溶剂中充分搅拌溶解固体；升温到50-90摄氏度，恒温2-10小时后冷却，得到混合物溶液；将生成物分别用石油醚和80摄氏度去离子水洗涤数次，干燥得到共聚物基体聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯。

一种锂离子电池聚合物电解质用接枝共聚物基体，由上述方法制备得到。

本发明构思是：引入一种聚合物基体，即甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸缩水甘油脂两种单体制备成的无规共聚物。从理论上讲，甲基丙烯酸缩水甘油酯的引入，以增大主链的刚性，以及破坏甲基丙烯酸甲酯链段的规整性，抑制结晶。以此接枝共聚物作为基体材料制备的电解质能够具有较高的力学性能和离子电导率。

由本发明制备的共聚物基体，具有更高的力学性能和热稳定性，更低的玻璃化转变温度。且本发明操作性强。

附图说明

图1是以实施例一制得的接枝共聚物为基体合成聚合物电解质在不同温度下的离子电导率图。

具体实施方式

下面将通过实施例进行更详细的描述，但本发明的保护范围并不受限于这些实施例。

实施例一：

采用溶液聚合法，称取0.5g甲基丙烯酸甲酯、0.5g甲基丙烯酸缩水甘油酯、占单体总质量5%的偶氮二异丁腈、100ml甲苯，加入到锥形瓶中，充分搅拌溶解固体；升温到60摄氏度，恒温5小时后冷却，得到混合物溶液；将生成物分别用石油醚和80摄氏度去离子水洗涤数次，干燥得到共聚物基体聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯。

实施例二：

采用溶液聚合法，称取0.5g甲基丙烯酸甲酯、0.5g甲基丙烯酸缩水甘油酯、占单体总质量2%的偶氮二异丁腈、80ml甲苯，加入到锥形瓶中，充分搅拌溶解固体；升温到80摄氏度，恒温5小时后冷却，得到混合物溶液；将生成物分别用石油醚和80摄氏度去离子水洗涤数次，干燥得到共聚物基体聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯。

实施例三：采用溶液聚合法，称取0.5g甲基丙烯酸甲酯、0.5g甲基丙烯酸缩水甘油酯、占单体总质量1%的偶氮二异丁腈、50ml甲苯，加入到锥形瓶中，充分搅拌溶解固体；升温到60摄氏度，恒温10小时后冷却，得到混合物溶液；将生成物分别用石油醚和80摄氏度去离子水洗涤数次，干燥得到共聚物基体聚(甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯)。

由实施例一制备的聚合物基体为原料合成聚合物电解质在常温下离子电导率为0.55*10^-3Scm^-1，与传统以PEO为基体合成的聚合物电解质电导率相比，具有较高的离子电导率，且电导率随着温度的升高而升高，在80度下离子电导率为2.8*10^-3Scm^-1。