[发明专利]一种含有交联剂的可凝胶化体系及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种可凝胶化体系，该体系中包括以下组分：(a)锂盐，(b)醚类化合物和(c)交联剂；所述(b)醚类化合物选自环状醚类化合物或直链醚类化合物中的至少一种；体系中可凝胶化的聚合物和/或可凝胶化的预聚物的质量百分含量小于等于1wt％。

2.根据权利要求1所述的可凝胶化体系，其特征在于，所述可凝胶化体系中，所述锂盐的质量百分含量大于5wt％且小于等于60wt％；所述醚类化合物的质量百分含量大于等于30wt％且小于等于95wt％；所述交联剂的质量百分含量大于0且小于等于30wt％。

优选地，所述可凝胶化体系中，所述锂盐的质量百分含量大于等于10wt％且小于等于40wt％；所述醚类化合物的质量百分含量大于等于20wt％且小于等于60wt％；所述交联剂的质量百分含量大于0wt％且小于等于5wt％。

优选地，所述可凝胶化体系中，所述锂盐的质量百分含量大于10％且小于等于40wt％；所述醚类化合物的质量百分含量大于60wt％且小于等于90wt％；所述交联剂的质量百分含量大于0wt％且小于等于5wt％。

优选地，所述锂盐可选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、三氟甲基磺酸锂、全氟丁基磺酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、铝酸锂、氯铝酸锂、氟代磺酰亚胺锂、氯化锂和碘化锂中的一种或多种；优选地，所述锂盐选自六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂等中的一种或两种或三种。

3.根据权利要求1或2所述的可凝胶化体系，其特征在于，所述环状醚类化合物选自含有一个氧、两个氧、三个氧或更多氧的环状醚类化合物。

优选地，所述环状醚类化合物可以是单环、稠合环(如双环)、螺环或桥环。

优选地，所述环状醚类化合物选自至少含有1个氧原子的C₂～C₂₀环烷烃，即环状结构中的碳原子数为2-20个；或至少含有1个氧原子的C₃～C₂₀环烯烃，即环状结构中的碳原子数为3-20个，其中至少含有一个碳碳双键。

优选地，所述环烷烃或环烯烃为单环、稠合环(如双环)、螺环或桥环；当所述环烷烃或环烯烃为螺环或桥环且含有两个以上氧原子时，氧原子可以在一个环上，也可以在多个环上。

优选地，所述环状醚类化合物选自至少含有1个氧原子的C₂～C₂₀的单环烷烃，优选选自至少含有1个氧原子的C₃～C₂₀的单环烷烃，例如为下述第一类化合物中的一种：

优选地，所述环状醚类化合物选自至少含有1个氧原子的C₄～C₂₀的稠合环烷烃，例如为下述第二类化合物中的一种：

优选地，所述环状醚类化合物选自至少含有1个氧原子的C₄～C₂₀的桥环烷烃，例如为下述第三类化合物中的一种：

优选地，所述环状醚类化合物选自至少含有1个氧原子的C₄～C₂₀的螺环烷烃，例如为下述第四类化合物中的一种：

优选地，上述四类化合物中的环结构上的C-C键至少有一个被C＝C替代且为稳定存在的化合物，则为上述的至少含有1个氧原子的C₃～C₂₀环烯烃，为本发明优选的环状醚类化合物的一种。

优选地，所述环烷烃或环烯烃为单环或稠合环时，其所述环上的碳原子上可以被1个或多个R1基团取代；所述环烷烃或环烯烃为桥环时，其非桥连环碳原子可以被1个或多个R1基团取代；所述环烷烃或环烯烃为螺环时，其环上碳原子上可以被1个或多个R1基团取代；所述R1基团选自下述基团的一种：烷基、烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、卤代烷基、环烷基、环烷基氧基、环烷基硫基、杂环基、杂环基氧基、杂环基硫基、芳基、芳基氧基、杂芳基、杂芳基氧基、羟基、巯基、硝基、羧基、氨基、酯基、卤素、酰基、醛基。

优选地，所述含有一个氧的环状醚类化合物选自取代或未取代的氧杂环丁烷、取代或未取代的四氢呋喃、取代或未取代的四氢吡喃；所述取代基的个数可以是一个或多个；所述取代基为上述的R1基团。

优选地，所述含有一个氧的环状醚类化合物选自3,3-二氯甲基氧杂环丁烷、2-氯甲基氧杂环丁烷、2-氯甲基环氧丙烷、1,4-环氧环己烷、1,3-环氧环己烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、3-甲基四氢呋喃、四氢吡喃、2-甲基四氢吡喃、氧杂环庚烷、氧杂环辛烷、氧杂环壬烷或氧杂环癸烷。

优选地，所述含有两个氧的环状醚类化合物选自取代或未取代的1,3-二氧戊环(DOL)、取代或未取代的1,4-二氧六环；所述取代基的个数可以是一个或多个；所述取代基为上述的R1基团。

优选地，所述含有三个氧的环状醚类化合物选自取代或未取代的三聚甲醛；所述取代基的个数可以是一个或多个；所述取代基为上述的R1基团。

优选地，所述含有更多氧的醚类化合物选自取代或未取代的18-冠-6、取代或未取代的12-冠-4、取代或未取代的24-冠-8；所述取代基的个数可以是一个或多个；所述取代基为上述的R1基团。

优选地，所述直链醚类化合物的通式如式(1)所示：

R₁—O—(R₂—O)_n—R₃ 式(1)

其中，n为大于0的整数；R₂选自直链或支链的C₁-C₆的亚烷基、直链或支链的C₂-C₆的亚烯基；所述R₂上的碳原子上的H可以被下述基团中的至少一种取代：烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、环烷基、环烷基氧基、环烷基硫基、杂环基、杂环基氧基、杂环基硫基、芳基、芳基氧基、杂芳基、杂芳基氧基、羟基、巯基、硝基、羧基、氨基、酯基、卤素、酰基、醛基；

R₁和R₃相同或不同，彼此独立地选自氢原子、烷基、环烷基、杂环基、烯基、炔基中的一种或多种；所述R₁和R₃的碳原子上的H可以被下述基团中的至少一种取代：烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、环烷基、环烷基氧基、环烷基硫基、杂环基、杂环基氧基、杂环基硫基、芳基、芳基氧基、羟基、巯基、硝基、羧基、氨基、酯基、卤素、酰基、醛基。

优选地，n为1～6之间的整数；R₂选自直链或支链的C₁-C₄的亚烷基、直链或支链的C₂-C₆的亚烯基；R₁和R₃相同或不同，彼此独立地选自直链或支链的C₁-C₆的烷基。

优选地，R₂选自甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、乙烯基；R₁和R₃相同或不同，彼此独立地选自甲基、乙基、丙基。

优选地，所述直链醚类化合物选自乙二醇二甲醚，乙二醇二乙醚，乙二醇甲乙醚，1,4-丁二醇二甲醚，1,4-丁二醇二乙醚，1,4-丁二醇甲乙醚等中的一种或多种。

优选地，所述直链醚类化合物例如为下述化合物中的一种：

优选地，所述交联剂选自二缩水甘油醚类化合物(如间苯二酚二缩水甘油醚，乙二醇二缩水甘油醚，三甘醇二缩水甘油醚，双[4-(氧化缩水甘油)苯基]甲烷，新戊二醇二缩水甘油醚等)、双环氧化合物(如乙烯基环己烯二环氧化物，四氢茚二环氧化物等)、多缩水甘油醚类化合物(多指的是三以及三以上，如丙三醇三缩水甘油醚，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，季戊四醇缩水甘油醚等)、苯酚、尿素、三聚氰胺、戊二醛、异氰酸酯类化合物(如二苯甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯或赖氨酸二异氰酸酯)、正硼酸、硼酸盐、有机硼交联剂等中的一种或多种；优选地，所述交联剂选自二缩水甘油醚类化合物(如间苯二酚二缩水甘油醚，乙二醇二缩水甘油醚，三甘醇二缩水甘油醚，双[4-(氧化缩水甘油)苯基]甲烷，新戊二醇二缩水甘油醚等)、异氰酸酯类化合物(如二苯甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯或赖氨酸二异氰酸酯)中的一种或多种。

优选地，所述可凝胶化体系还包括(d)其他溶剂和/或电解液，所述(d)其他溶剂和/或电解液包括用于锂硫电池的电解液、用于锂硫电池的电解液的溶剂、用于锂离子电池的电解液、用于锂离子电池的电解液的溶剂中的至少一种。

优选地，所述可凝胶化体系中，所述(d)其他溶剂和/或电解液的质量百分含量大于等于0wt％且小于等于75wt％。

优选地，所述可凝胶化体系中，所述(d)其他溶剂和/或电解液的质量百分含量大于等于5wt％且小于等于60wt％。