[发明专利]全氟磺酰双腈胺锂聚合物电解质的制备方法及锂硫二次电池

权利要求书

1.一种具有较高收率的全氟磺酰双腈胺锂聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：

(1)将丙二腈与氢化锂在特定混合溶剂A存在下于适当温度和惰性气氛下混合反应，反应时间不少于5h，制备得到丙二腈锂溶液；

(2)将纯化后的上述丙二腈锂溶液与带乙氧基侧链的全氟磺酰氟树脂发生相似转变反应，丙二腈锂保持过量，反应完成后经后续处理，即得到侧链含双腈胺锂基团的全氟磺酰双腈胺锂聚合物电解质。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，氢化锂与丙二腈以2:1的摩尔比等当量反应，且控制氢化锂应过量，过量比为1％～80％。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，混合反应的具体条件为在20℃～100℃回流搅拌条件下反应5h～40h。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述特定混合溶剂A为苯甲醚与N-甲基吡咯烷酮的混合体系，且苯甲醚与N-甲基吡咯烷酮的质量比为20∶1～2∶1，所述特定混合溶剂A的加入量为丙二腈质量的10～50倍。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，相似转变反应的具体条件为在40℃～120℃的惰性气氛下搅拌回流反应4h～30h。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，后续处理是指将所述相似转变反应生成的聚合物沉淀经抽滤洗涤后，加入溶剂B于30℃～100℃下搅拌溶解，然后滤除少量不溶物得全氟磺酰双腈胺锂聚合物电解质溶液；再经蒸馏浓缩得到全氟磺酰双腈胺锂聚合物电解质浓缩液。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述后续处理还包括：将制得的聚合物电解质浓缩液用涂布机涂布、刮涂器刮涂成膜或流延成膜，初干后加入萃取剂二次成膜，真空干燥后，120℃～200℃热处理0.5h～4h，冷却后即得到全氟磺酰双腈胺锂聚合物电解质膜；所选用的萃取剂为乙醇、异丙醇、乙醚、丙醚、四氢呋喃、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、二氧戊烷、水、二氯甲烷、二氯乙烷、甲苯、二甲苯中的至少一种。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述溶剂B为苯甲醚、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、二氯乙烷、二甲基亚砜、环丁砜、水、三甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚中的一种或两种的混合。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述特定混合溶剂A与溶剂B的部分成分相同，且特定混合溶剂A与溶剂B均为包含苯甲醚的混合溶剂体系，加入溶剂B后使其中的固体含量达到4％～50％。

10.一种锂硫二次电池，包含锂负极、正极极片、电解质膜、有机电解液；其特征在于：

所述电解质膜用到的电解质为权利要求1～9中任一项所述制备方法获得的全氟磺酰双腈胺锂聚合物电解质；

所述锂负极主要包括锂金属或含锂合金组成的负极活性材料；

所述正极极片主要由传导电流的集流体以及涂覆在集流体上的正极活性材料、导电剂和粘合剂组成；所述正极活性材料为硫单质、有机硫化物、碳硫聚合物中的至少一种；

所述有机电解液包含锂盐和非水溶剂，所述锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、三氟甲基磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、硝酸锂、不同价态的聚硫锂中的至少一种；所述的非水溶剂包括乙腈、环己烷、环己酮、异丙醇、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、二甲氧基乙烷、1，3-二氧戊烷、二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚、乙二醇二甲醚、环丁砜、二亚甲砜、二甲基砜中的至少一种。