[发明专利]一种具有双重网络的自愈合聚合物电解质及其制备与应用

权利要求书

1.一种具有双重网络结构的自愈合聚合物电解质，其特征在于，该聚合物电解质包含有由四重氢键构筑的物理交联网络以及化学交联网络形成的双重网络结构，所含的聚合物具有如下所示的化学结构式：

其中，x:y＝100:5～100:30，y:z＝100:10～100:200，n＝3～20，m＝3～20，x、y、n、m均取自然数。

2.如权利要求1所述具有双重网络结构的自愈合聚合物电解质，其特征在于，所述聚合物电解质所含的聚合物是由四重氢键单体UPyMA和聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯PEGMA以及双键封端的聚乙二醇交联剂PEGDA经可逆加成-断裂链转移聚合反应得到的共聚物，其中，所述四重氢键单体UPyMA的化学结构式如下：

所述聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯PEGMA的化学结构式如下：

其中，n为3～20的整数；

所述双键封端的聚乙二醇交联剂PEGDA的化学结构式如下：

其中，m为3～20的整数。

3.如权利要求1所述具有双重网络结构的自愈合聚合物电解质，其特征在于，所述聚合物电解质还包含锂离子。

4.一种具有双重网络结构的自愈合聚合物电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将2-氨基-4-羟基-6-甲基嘧啶加热溶解于第一溶剂中，加入甲基丙烯酸异氰基乙酯，搅拌条件下反应，反应产物经沉淀、抽滤及干燥后得到四重氢键单体UPyMA；

(2)将所述步骤(1)得到的四重氢键单体UPyMA、聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯PEGMA、双键封端的聚乙二醇交联剂PEGDA、链转移试剂以及引发剂溶于第二溶剂后混合均匀，经除氧和水后，加热至50～100℃反应10～30小时，得到具有双重网络结构的聚合物；

(3)将所述步骤(2)得到的具有双重网络结构的聚合物溶解于第三溶剂中，加入锂盐搅拌均匀后，浇铸成膜，干燥得到具有双重网络的自愈合聚合物电解质；

其中，所述第一溶剂为四氢呋喃、二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、乙腈中的至少一种；所述链转移试剂为2-氰丙基-2-基苯并二硫、4-氰基戊酸二硫代苯甲酸、2-(十二烷基三硫代碳酸酯基)-2-异丁酸中的至少一种；所述引发剂为油溶性自由基引发剂；所述第二溶剂为四氢呋喃、二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、乙腈中的任意一种；所述第三溶剂为四氢呋喃、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜中的任意一种。

5.如权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，

所述2-氨基-4-羟基-6-甲基嘧啶的分子结构为：

所述甲基丙烯酸异氰基乙酯的分子结构为：

所述反应的反应温度为80～180℃，反应时间为10～180分钟。

6.如权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述链转移试 剂的量为聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯PEGMA的0.2～3mol％；

所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯中的一种，所述引发剂的量为链转移试剂的10～100mol％。

7.如权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述锂盐为高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂中的一种或几种；所述锂盐与聚合物中乙氧链段的摩尔比为1:5～1:20；

所述步骤(3)具体是将所述具有双重网络结构的聚合物溶解于第三溶剂中，加入锂盐搅拌均匀后，得到混合溶液，该混合溶液中所述具有双重网络结构的聚合物其质量百分浓度为10wt％～50wt％，再将该混合溶液在模具中浇筑并干燥成膜，从而得到具有双重网络的自愈合聚合物电解质薄膜。

8.如权利要求7所述制备方法，其特征在于，所述具有双重网络的自愈合聚合物电解质薄膜的厚度为50～300微米。

9.如权利要求1－3任意一项所述具有双重网络结构的自愈合聚合物电解质在锂离子电池中的应用。