[发明专利]一种甲基膦酸二甲酯固态电解质的制备方法及锂离子电池

说明书

本发明涉及一种甲基膦酸二甲酯固态电解质的制备方法，包括如下步骤：将甲基膦酸二甲酯和聚丙二醇溶于氯仿中，并加入催化剂，在惰性气体的保护下反应，得到产物A；将产物A和聚乙二醇混合，并加入催化剂，在惰性气体的保护下反应，得到产物B；将产物B和硅烷化的聚乙二醇混合反应，得到甲基膦酸二甲酯固态电解质。一种锂离子电池，包括通过甲基膦酸二甲酯固态电解质作为构成部件之一。本发明的有益效果是：具有良好的阻燃作用，同时还使得电池在贮存和放电过程中无气体析出，安全性好；甲基膦酸二甲酯的纳米级的三维网状结构还可以提高材料的力学性能、耐热性能以及阻燃性能；易于合成，易于使用，低浪费。

技术领域

本发明涉及储能技术领域，尤其涉及一种甲基膦酸二甲酯固态电解质的制备方法及锂离子电池。

背景技术

聚合物逐渐替代了日常生活中的许多材料，在某些性能上，这些材料有着不可替代的优势，但是它们却有一个共同的致命缺点：易燃性，聚合物的广泛使用大大增加了发生火灾的可能性，而且聚合物的燃烧经常伴随着有毒烟气的释放。因此，开发安全环保的阻燃聚合物材料势在必行。

目前，聚合物阻燃机理主要有三种方法：中断热交换阻燃、气相阻燃和凝聚相阻燃。阻燃剂又可分为：卤素阻燃剂、硅系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂以及无机阻燃剂等。卤素阻燃剂由于燃烧后会释放出大量有毒气体，所以近年来已被逐渐淘汰，而单一元素作为阻燃剂越来越不能满足需求，开发多种元素协同阻燃受到广泛关注。

协同阻燃是指由两种或者两种以上组分构建成的阻燃体系，其综合阻燃效果优于各组分阻燃作用之和，“协同阻燃”可达到更为优异的综合性能。膦酸酯类固态锂电池是21世纪固态电池中最有发展前途的高可靠、无污染的化学电源。随着纳米材料制造技术的发展，以及降低了界面阻抗、安全性好的多元有机电解液体系的进一步研究，膦酸酯类固态锂电池的化学性能还将会有更大程度的提高，从而建立具有高电导率、机械性能好、安全性好、成本低特点的新型电化学体系。向锂离子电池的电解液内加入阻燃添加剂是防止电解液燃烧爆炸中经济有效的方法之一，使其在电解质添加剂方面成为研究的一个热点方向。

目前研究的聚合物电解质基体种类较少，常见有PVDF、PAN、PEO和PMMA或其改性物，加之每种基体都存在问题，因此为适应发展要求，急需开发新型的凝胶聚合物电解质体系。

膦酯类化合物与PMMA有相似结构性质，其有较好的界面粘结性，较低的Tg和良好链移动性以及相应的高电导率，与EC、PC等碳酸酯类电解液相容性较好，而且有较好的电极界面稳定性，良好的热稳定性等，加之膦酸酯类化合物廉价易得，原料成本低，对于大规模的工业化生产是不错的选择。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种甲基膦酸二甲酯固态电解质的制备方法及锂离子电池，以克服上述现有技术中的不足。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种甲基膦酸二甲酯固态电解质的制备方法，包括如下步骤：

S100、将甲基膦酸二甲酯和聚丙二醇溶于氯仿中，反应得到产物A；

S200、将产物A和聚乙二醇混合，反应得到产物B；

S300、将产物B和硅烷化的聚乙二醇混合反应，得到甲基膦酸二甲酯固态电解质。

本发明的有益效果是：

1)聚丙二醇、聚乙二醇、硅烷化的聚乙二醇与甲基膦酸二甲酯反应会使链段增长，提升电解质制备为膜后的力学性能，同时形成良好的离子通道，提高电导率；

2)当甲基膦酸二甲酯固态电解质受到燃烧后其链段断裂，产生PO自由基，PO自由基能捕捉H自由基和OH自由基，在高分子材料的表面形成很稳定的碳化物，从而使材料隔绝了氧气，进而起到阻燃的作用，同时还使得电池在贮存和放电过程中无气体析出，安全性好；