[发明专利]固体离子传导性聚合物材料

权利要求书

1.固体离子传导性聚合物材料，其具有：

大于30％的结晶度；

熔化温度；

玻璃态；

大于1x10^-4S/cm的在室温下的离子电导率；以及

至少一种阳离子扩散离子和至少一种阴离子扩散离子，其中至少一种扩散离子在所述玻璃态下是可迁移的；

其中所述材料通过以下方法之一制备：

i)混合基础聚合物和离子化合物，然后将掺杂剂与聚合物-离子化合物混合物混合并加热，其中在第二混合步骤期间对混合物加热，或

ii)首先将基础聚合物和掺杂剂混合，然后加热，其中这个加热步骤在混合之后或者在此期间施加，并且产生颜色变化，从而指示电荷转移络合物的形成以及基础聚合物和掺杂剂之间的反应，然后将离子化合物混合到反应的聚合物掺杂剂材料中以完成固体离子传导性聚合物材料的形成；

其中在固体离子传导性聚合物材料的合成中可用作反应物的掺杂剂是电子受体或氧化剂；

其中所述基础聚合物选自聚苯硫醚(PPS)、聚对苯醚(PPO)、液晶聚合物(LCP)、聚醚醚酮(PEEK)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚吡咯、聚苯胺和聚砜，包括列出的聚合物的单体的共聚物和这些聚合物的混合物，聚苯胺聚苯基胺[C₆H₄NH]_n、聚对苯二甲酰对苯二胺[-CO-C₆H₄-CO-NH-C₆H₄-NH-]_n、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)、聚四氟乙烯(PTFE)和聚乙烯(PE)；

其中所述离子化合物选自Li₂O、LiOH、ZnO、TiO₂、Al₂O₃、NaOH、KOH、LiNO₃、Na₂O、MgO、CaCl₂、MgCl₂、AlCl₃、LiTFSI(双三氟甲烷磺酰亚胺锂)、LiFSI(双(氟磺酰基)酰亚胺锂)、双(草酸根合)硼酸锂(LiB(C₂O₄)₂，LiBOB)、其它锂盐及它们的组合；

其中所述掺杂剂选自2,3-二氯-5,6-二氰基-1,4-苯醌(DDQ)(C₈Cl₂N₂O₂)、四氯-1,4-苯醌(氯醌)(C₆Cl₄O₂)、四氰基乙烯(TCNE)(C₆N₄)、三氧化硫(SO₃)、臭氧(三氧或O₃)、氧气(O₂)、空气、过渡金属氧化物及它们的组合。

2.如权利要求1所述的材料，其中所述材料的熔化温度大于250℃。

3.如权利要求1所述的材料，其中所述玻璃态在低于所述材料的熔化温度的温度下存在。

4.如权利要求1所述的材料，其中所述材料进一步包含多个电荷转移络合物，其中各所述多个电荷转移络合物通过所述基础聚合物和电子受体的反应形成。

5.如权利要求1所述的材料，其中所述材料是热塑性的。

6.如权利要求1所述的材料，其中所述阳离子扩散离子包括锂。

7.如权利要求1所述的材料，其中所述材料的阳离子迁移数大于0.5且小于1.0。

8.如权利要求6所述的材料，其中所述锂的浓度大于3摩尔锂/升材料。

9.如权利要求1所述的材料，其中所述材料包含多个电荷转移络合物和多个单体，其中各电荷转移络合物位于单体上，并且其中各单体包含位于所述单体的骨架中的芳香族环结构或杂环结构。