[发明专利]一种荧光型聚氨酯基固态电解质及其电解质膜和锂电池

说明书

本发明提出一种荧光型聚氨酯基固态电解质及其电解质膜和锂电池，所述固态电解质按重量百分比包括荧光型聚氨酯20‑95％和锂盐5‑80％。其电解质膜的制备方法包括：将荧光型聚氨酯和锂盐溶解于溶剂中得到铸膜液，将所述铸膜液成膜即得所述电解质膜。本发明所述电解质采用荧光型聚氨酯作为基体，赋予固态电解质高的离子电导率和强的荧光性，不仅可以进行荧光识别和检测，而且用于可发光电子器件的制备。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种荧光型聚氨酯基固态电解质及其电解质膜和锂电池。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、使用寿命长和无记忆效应等优点，已广泛用于手机、电脑、数码相机、无人机、机器人和运动手环等电子设备中。此外，锂离子电池在新能源汽车领域也作为主要的储能器件得到较好的应用。然而目前的锂离子电池的制备主要采用液态有机电解质，存在易挥发、易燃烧、易泄露和易爆炸等安全隐患，制约锂离子电池的发展。为了解决锂离子电池的安全问题，人们采用固态聚合物电解质制备全固态锂离子电池，避免了液态电解质带来的安全问题。而聚氨酯因具有独特的软硬段结构，硬段可以为电解质提供机械性能，软段可以传导锂离子，被选做聚合物电解质的基体。同时荧光聚合物材料因其良好的光学性能，被广泛用于生产生活当中。

荧光型聚氨酯多采用两种制备方式，一种是直接将聚氨酯与荧光粉共混，中国专利CN106634527A报道了一种双组分无溶剂聚氨酯荧光涂料及其制备方法和使用方法，将甲组分(无溶剂树脂、荧光粉、增稠剂、消泡剂和流平剂)与乙组分(多元醇、荧光粉、增稠剂、消泡剂和流平剂)按照一定质量比混合，这种直接共混的方法制备的荧光聚氨酯发出的荧光分散不均，且不稳定，荧光物质含量太高，对环境和成本要求都比较高。另一种是将聚氨酯与荧光单体共聚，中国专利CN103254396A报道了一种基于二元醇中发色团的荧光型水性聚氨酯及其制备方法，将荧光型二元醇直接作为反应物与异氰酸酯、大分子多元醇反应得到共聚的荧光聚氨酯，该方法制备的荧光型水性聚氨酯分子量较低，未涉及在锂电池电解质中的应用。中国专利CN201510606971报道了一种高岭土复合改性水性聚氨酯固态电解质，将高岭土亲水改性加入到水性聚氨酯乳液当中，再用高氯酸锂掺杂制备的固态电解质，该方法制备的电解质没有荧光性能。中国专利CN104779415A报道了一种锂电池固态电解质及全固态锂电池，将硅烷偶联剂和聚乙二醇交联反应的聚合物与锂盐混合组成的固态电解质，该固态电解质不具备荧光性能。传统的聚氨酯基固态电解质主要采用聚乙二醇或聚丙二醇作为主要原料制备，这类聚醚型的聚氨酯还存在电导率低、对锂离的溶解能力有限等缺点，聚碳酸酯二元醇由于具有更高的介电常数，对锂盐的溶解能力更强，但目前由聚碳酸酯制备的聚氨酯用于固态电解质的报道较少。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出一种荧光型聚氨酯基固态电解质及其电解质膜和电解质膜的制备方法，此外还提出了应用该电解质膜的锂电池。所述电解质采用荧光型聚氨酯作为基体，赋予固态电解质高的离子电导率和强的荧光性，不仅可以进行荧光识别和检测，而且用于可发光电子器件的制备。

本发明提出的一种荧光型聚氨酯基固态电解质，所述固态电解质按重量百分比包括荧光型聚氨酯20-95％和锂盐5-80％。

优选地，合成所述荧光型聚氨酯的扩链剂原料中包括荧光型二元醇，所述荧光型二元醇的结构式为：

优选地，合成所述荧光型聚氨酯的多元醇原料中包括聚碳酸酯二元醇，所述聚碳酸酯二元醇优选为1，5-戊二醇与1，6-己二醇的聚碳酸酯二醇共聚物，优选地，其分子量为1000-3000。

1，5-戊二醇与1，6-己二醇聚碳酸酯二醇共聚物可采用本领域技术人员公知的一般方法制备得到，也可以直接从市场上买到，例如可选择为1，5-戊二醇与1，6-已二醇聚碳酸酯二醇共聚物CROMOGENIA PC21或1，5-戊二醇与1，6-已二醇聚碳酸酯二醇共聚物CROMOGENIA PC22。