[发明专利]一种单离子聚合物电解质体系及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种单离子聚合物电解质体系，其特征在于，该单离子聚合物电解质体系由单离子聚合物电解质和金属盐组成；其中所述单离子聚合物电解质由含对苯乙烯磺酰基团的单离子导体锂盐、含四重氢键的UPyMA和聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯这三种单体经可逆加成-断裂链转移聚合反应得到，其化学结构式为：

其中，x、y、z和n均取自然数，并且x：y＝100:10～10:100，x：z＝100:10～10:100，n＝3～20；R基团选自三氟甲基磺酰亚胺锂基团、苯磺酰亚胺锂基团中的一种；

所述金属盐选自双三氟甲基磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂、双草酸硼酸锂、双丙二酸硼酸锂、高氯酸锂、硝酸锂、碘化锂和六氟磷酸锂的一种或几种；此外，在上述单离子聚合物电解质体系中，所述金属盐与所述单离子聚合物电解质中乙氧结构单元的摩尔比被设定为1:5～1:50；所述聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯的相对分子质量被设定为200～1000。

2.一种如权利要求1所述的单离子聚合物电解质体系的制备方法，其特征在于，该制备方法包括下列步骤：

(i)含对苯乙烯磺酰基团的单离子导体锂盐单体的制备：

将对苯乙烯磺酸钠加入含有氯化亚砜的有机溶液中，搅拌反应得到含对苯乙烯磺酰氯溶液，经后处理，得到对苯乙烯磺酰氯；

将所述对苯乙烯磺酰氯与4-二甲氨基吡啶、三乙胺以及苯磺酰胺或三氟甲磺酰胺溶于溶剂中，搅拌反应以及后处理，得到苯乙烯基双磺酰亚胺或(对苯乙烯磺酰)(三氟甲基磺酰)亚胺；

将所述苯乙烯基双磺酰亚胺或(对苯乙烯磺酰)(三氟甲基磺酰)亚胺与LiOH·H₂O溶于溶剂中，加热搅拌进行反应，得到苯乙烯基双磺酰亚胺锂或(对苯乙烯磺酰)(三氟甲基磺酰)亚胺锂；

(ii)含四重氢键的UPyMA单体的制备：

将2-氨基-4-羟基-6-甲基嘧啶加入溶剂中并加热溶解，再加入甲基丙烯酸异氰基乙酯，搅拌进行反应，反应产物经后处理，得到含四重氢键的UPyMA；

(iii)单离子聚合物电解质的制备：

将步骤(i)所制得的含对苯乙烯磺酰基团的单离子导体锂盐单体、步骤(ii)所制得的含四重氢键的UPyMA单体和聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯单体进行可逆加成-断裂链转移聚合反应，得到单离子聚合物电解质；

(iv)单离子聚合物电解质体系的制备：

将步骤(iii)制得的单离子聚合物电解质和金属盐溶于溶剂中，搅拌均匀后浇筑成膜，然后加热干燥处理，得到所需的单离子聚合物电解质体系。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在上述步骤(iv)中，所述单离子聚合物电解质体系为薄膜形的聚合物电解质体系，并且该薄膜的厚度被设定为50微米～300微米。

4.一种单离子聚合物电解质体系在金属离子电池中的应用，其特征在于，该聚合物电解质体系采用如权利要求2或3所述的方法而制得。