[发明专利]一种聚醚硫醚基聚合物电解质及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚醚硫醚基聚合物电解质及其制备方法，采用含有双巯基的1,2‑乙二硫醇、含有双烯结构的二乙二醇二乙烯基醚及含有四巯基的交联剂四(3‑巯基丙酸)季戊四醇的三种反应原料，加入锂盐、光引发剂与增塑剂，在紫外光照射下经烯‑巯点击化学反应一步制备得到交联网状结构的聚醚硫醚基聚合物电解质。所得的聚合物电解质机械性能好，离子电导率高，电化学窗口稳定，用本发明的聚合物电解质组装的锂离子电池具有安全性能好，循环稳定的特点。

技术领域

本发明属于锂离子电池电解质材料领域，涉及一种聚醚硫醚基聚合物电解质及其制备方法。

背景技术

锂离子电池由于具有比能量密度高、工作电压高、自放电率低、寿命长、无记忆效应等优点，在电子产品、移动设备、电动汽车等领域得到广泛应用。目前，锂离子电池主要采用液态电解质体系，但其热稳定性不好，易发生漏液、隔膜热收缩导致短路等安全隐患。而用聚合物电解质替代液态电解质不仅克服了液态电解质安全性差的问题,也能有效抑制负极锂枝晶的生长，且易加工塑形，为开发新的化学电池如柔性电池提供了可能。

理想的聚合物电解质应满足高离子传导率和高锂离子迁移数，宽电化学窗口，优良的各组分相容性、热稳定性及机械性能等。聚合物电解质按基体不同主要有聚氧化乙烯类（PEO）、聚丙烯腈类（PAN）、聚甲基丙烯酸甲酯类（PMMA）和聚偏氟乙烯类等（PVDF），其中聚氧化乙烯（PEO）是目前最适合制备聚合物电解质的基体材料，它的优点是可以与锂盐形成稳定络合，借助PEO链段的运动来实现Li+的迁移，但它易于结晶，使得室温离子传导率较低（在10^-6S/cm以下），而且力学性能不佳。而针对PEO进行改性（共混、共聚、接枝、交联）以及复合等，也未能同时解决室温离子传导率低和机械性能差的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足或缺陷，提供一种聚醚硫醚基聚合物电解质及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种聚醚硫醚基聚合物电解质，采用含有双巯基的1,2-乙二硫醇、含有双烯结构的二乙二醇二乙烯基醚及含有四巯基的交联剂四(3-巯基丙酸)季戊四醇的三种反应原料，加入锂盐、光引发剂与增塑剂，在紫外光照射下经烯-巯点击化学反应一步制备得到交联网状结构的聚醚硫醚基聚合物电解质。

作为优选的，在上述的聚醚硫醚基聚合物电解质中，所述含有双巯基的1,2-乙二硫醇、含有双烯结构的二乙二醇二乙烯基醚的摩尔比为1：1，交联剂四(3-巯基丙酸)季戊四醇在三种反应原料中的物质的量占比为1%-6%。

作为优选的，在上述的聚醚硫醚基聚合物电解质中，所述锂盐为以下的一种或几种：双（三氟甲基）磺酰亚胺锂，双(氟磺酰)亚胺锂，六氟磷酸锂和高氯酸锂；锂盐与三种反应原料中的氧和硫原子的总物质的量之比为1/22-1/10。

作为优选的，在上述的聚醚硫醚基聚合物电解质中，所述增塑剂为以下的一种或几种：碳酸二甲酯，碳酸二乙酯，碳酸甲乙酯，碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯，γ-丁内酯，四乙二醇二甲醚，12-冠-4醚，15-冠-5醚，18-冠-6醚；所述增塑剂的重量含量为0%-30%。锂盐与无增塑剂的聚醚硫醚基聚合物组成固态电解质，锂盐与含有少量增塑剂的聚醚硫醚基聚合物组成凝胶电解质。

作为优选的，在上述的聚醚硫醚基聚合物电解质中，所述光引发剂为安息香二甲醚，其质量分数为三种反应原料的质量分数的0.5%-5%。

上述聚醚硫醚基聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：

（1）称取1,2-乙二硫醇，二乙二醇二乙烯基醚和四(3-巯基丙酸)季戊四醇三种反应原料，混合均匀，加入锂盐及增塑剂，混合后搅拌，使得锂盐完全均匀溶解，然后加入光引发剂，搅拌均匀后得到聚醚硫醚基聚合物电解质预聚体混合溶液；