[发明专利]一种八臂液晶嵌段共聚物复合型电解质的制备方法

说明书

本发明提供了一种八臂液晶嵌段共聚物复合型电解质的制备方法，包括以下步骤：（1）4‑氰基‑4’‑(6‑羟基己氧基)二联苯的制备；（2）6‑(4‑氰基‑4’‑二联苯氧基)己基甲基丙烯酸酯的制备；（3）八臂聚乙二醇‑溴的制备；（4）八臂液晶嵌段共聚物的制备；（5）八臂液晶嵌段共聚物复合型电解质的制备。本发明通过加入八臂液晶嵌段共聚物对复合膜进行微观调控，得到机械性能较好、电化学性能稳定的复合型全固态聚合物电解质，其退火后室温和95℃下的电导率值分别可达6.20×10^‑5 S cm^‑1和5.65×10^‑4S cm^‑1。组装成LiFePO₄/8‑PEG‑MALC‑30/Li的扣式电池在95°C、1C条件下电池放电比容量为127mAh g^‑1。采用本发明提供的八臂液晶嵌段共聚物复合型电解质组装成的锂二次电池在储能电池方面具有一定的应用前景。

技术领域

本发明涉及锂离子电池电解质材料技术领域，尤其涉及一种八臂液晶嵌段共聚物复合型电解质的制备方法。

背景技术

我国虽是电池生产大国，但不是电池研究开发强国。化学电源面临着大的发展机遇和严峻挑战，因此走创新之路是唯一选择。锂离子电池是20世纪90年代出现的绿色高能电池，并且在能源化学与材料化学领域备受关注。电解质是锂离子电池的重要组成部分而且在很大程度上决定电池的工作机制，即在正负极传输电流、影响电池的比能量、安全性能、倍率充放电性能、循环寿命和生产成本等，在锂离子电池的发展中，电解质体系的革新为锂离子电池多样化做出了实质性的贡献。由于锂离子电池常用的液态电解质实际应用时存在下述弊端一是容易漏液，必须使用坚固的金属外壳以防止电解液泄漏，电池的质量比能量会因此而降低；二是存在安全隐患，因为锂离子电池使用的是有机电解液，一旦液态电解质溢出，周围环境过热时电解液就可能燃烧而引起安全事故；三是电池制备时对其尺寸有明显限制，单个电池的含液量越多，电解液泄漏和燃烧的可能性就越大。因此，液态锂离子电池从外形上很难小型化，应用范围受到限制。

固态聚合物电解质因为离子可在聚合物电解质的内部进行传输的独特性能被广泛关注。作为固体配位化合物，固态聚合物电解质具有了聚合物的特性，比如易加工、耐高温、高全性能、极好的界面稳定性、设计灵活及具有传统液体电解质具有的导电性。聚氧化乙烯（PEO）或低分子量的聚乙二醇（PEG）具有灵活的骨架及可溶解锂盐的特性，可对锂离子进行传输，是目前研究性能较好的固态聚合物电解质材料。因为其离子传输主要发生在非结晶区，而PEO盐电解质的高结晶度，会引起离子迁移率的降低。混合和支化是降低聚合物结晶性的一种有效方法，从而降低熔点及优化材料的微观结构，最后达到增加聚合物电解质的电导率。液晶嵌段共聚物是一种新型的高分子，因其具有微观结构的可调控性和纳米尺寸的相分离结构而被应用于锂离子电池的电解质。通过形成连续有序的离子传输通道而提高电解质的离子电导率。因此，近年来PEO基底的聚合物电解质被看作是锂离子固态电池的候选。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种八臂液晶嵌段共聚物复合型电解质的制备方法，包括以下步骤：

（1）4-氰基-4’-(6-羟基己氧基)二联苯的制备

先将对氰基联苯酚和碳酸钾置于丙酮中回流，控制温度为55~75℃，回流1~5h后，再加入6-溴正己醇继续回流20~28h，先用氯仿进行萃取，再进行洗涤、干燥、过滤后采用甲醇进行重结晶，制备得到4-氰基-4’-(6-羟基己氧基)二联苯；

（2）6-(4-氰基-4’-二联苯氧基)己基甲基丙烯酸酯的制备

先将步骤（1）制备得到的4-氰基-4’-(6-羟基己氧基)二联苯溶于无水四氢呋喃中，再将无水三乙胺以及溶有甲基丙烯酰氯的无水四氢呋喃分别滴加到所述4-氰基-4’-(6-羟基己氧基)二联苯的无水四氢呋喃溶液中，再进行搅拌反应12~36h、过滤，并对过滤后的有机溶剂进行旋蒸，最后采用乙醇进行重结晶，制备得到6-(4-氰基-4’-二联苯氧基)己基甲基丙烯酸酯；