[发明专利]一种聚合物电解质的制备方法

说明书

本发明公开了一种聚合物电解质的制备方法，属于锂离子电池材料领域。所述制备方法包括：将聚磷酸酯化合物作为离子导电剂，获得所述聚合物电解质；离子导电剂的制备方法包括：将乙二醇和第一脱酸剂分别溶解在第一有机溶剂中制备成乙二醇溶液；在冰浴条件下，将2‑氯‑2‑氧‑1,3,2‑二氧磷杂环戊烷滴加到乙二醇溶液中，得到开环聚合单体；将所述开环聚合单体与催化剂，在无水惰性气氛条件下溶解在第二有机溶剂中，然后向其中加入开环聚合引发剂乙二醇单甲醚，分别反应4h～20h，经分离和干燥后，得到离子导电剂。制得的聚合物电解质具有较高的离子电导率和电极相容性，同时能够有效抑制聚合物基体的结晶。

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料领域，特别涉及一种聚合物电解质的制备方法。

背景技术

本世纪70年代以来，聚合物电解质从根本上解决了锂离子电池漏液和安全性的问题，成了制造锂离子二次电池的理想材料。聚合物电解质作为锂离子电池中的核心组分，其体系中一般含有聚合物母体、锂盐和其它添加成分等组分。聚合物电解质的性能与体系中这些组分的种类及形态密切相关，高性能的聚合物电解质需兼有高的离子传导率、适宜的机械强度、柔韧性、微孔结构和化学及电化学稳定性等特点。

目前研究较多的聚合物电解质体系为固态聚合物电解质(Solid PolymerElectrolyte，SPE)。固态聚合物电解质为干固态的聚合物电解质，其中不含任何有机液体溶剂。目前，固态聚合物电解质的最大弱点是低温易结晶，从而导致固态聚合物电解质的电导率低，为了克服固态聚合物电解质低温易结晶的问题，现有技术可以采用：向固态聚合物电解质中加入非结晶类高分子形成共混体系；或者，添加交联剂形成聚合物网络；或者，将乙烷基接枝到分子骨架上形成(超)支化的有机离子导电剂等方式，其中常用的有机离子导电剂为聚环氧乙烷-聚磷酸酯，聚环氧乙烷-聚磷酸酯兼有磷酸酯类的热稳定性和阻燃性，聚环氧乙烷-聚磷酸酯上接枝的乙氧基长链还可以赋予聚合物电解质的锂离子传导性和电化学稳定性。现行技术使用的长直链聚环氧乙烷-聚磷酸酯离子导电剂，通常是在脱酸剂溶液中，将卤代聚磷酸酯类与聚环氧乙烷反应制备的。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

长直链聚环氧乙烷-聚磷酸酯作为现行使用的离子导电剂，发明人发现所得聚合物电解质在低温下容易产生结晶，而且现有工艺技术制备的膜状聚合物电解质与电极的相容性差，徒增了电池的内阻，从而导致其离子电导率的下降。

发明内容

发明人经过研究发现，长直链聚环氧乙烷-聚磷酸酯作为现行使用的离子导电剂，所得聚合物电解质在低温下容易产生结晶，而且现有工艺技术制备的膜状聚合物电解质与电极的相容性差，关键原因在于聚环氧乙烷-聚磷酸酯含有的聚环氧乙烷侧链一般较长且支化度不够。

为了进一步地改善现有技术中聚合物电解质低温下的结晶和电极相容性差问题，本发明实施例提供了一种聚合物电解质的制备方法。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种聚合物电解质的制备方法，所述制备方法包括：将聚磷酸酯化合物作为离子导电剂，获得所述聚合物电解质；所述离子导电剂的制备方法包括：将乙二醇和第一脱酸剂溶解在第一有机溶剂中制备成乙二醇溶液；将2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷滴加到乙二醇溶液中，得到开环聚合单体；将所述开环聚合单体与催化剂，在无水惰性气氛条件下溶解在第二有机溶剂中，然后向其中加入开环聚合引发剂乙二醇单甲醚，并于80℃下进行开环聚合反应，分别反应4h～20h，经分离和干燥后，得到分子量为500～2000的所述离子导电剂。

具体地，本发明实施例提供的离子导电剂的合成路线如下：

其中，开环聚合单体为