[发明专利]一种网状聚合物及其制备方法和一种半互穿网络聚合物电解质及聚合物锂电池

说明书

本发明提供了一种网状聚合物及其制备方法和一种半互穿网络聚合物电解质及聚合物锂电池，涉及锂离子电池技术领域。本发明提供的网状聚合物，具有式1所示结构。本发明提供了一种半互穿网络聚合物电解质，包括所述网状聚合物、聚氧化乙烯和锂盐。本发明提供的半互穿网络聚合物电解质室温下电导率高、界面接触稳定，此外，还具有成膜性优良、机械性能好的优点。实施例结果表明，本发明提供的半互穿网络聚合物电解质室温电导率可达1.242×10^‑4S/cm，与锂片接触面的阻抗小且随天数变化小。本发明提供了所述半互穿网络聚合物电解质的制备方法，操作简便、条件温和、成本低。本发明还提供了一种聚合物锂电池，在室温下具有优异的倍率性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种网状聚合物及其制备方法和一种半互穿网络聚合物电解质及聚合物锂电池。

背景技术

近年来，随着能源紧缺问题和环境污染问题日益突出，使得新能源行业快速发展，尤其是锂离子电池行业。锂离子电池具有重量轻、体积小、能量密度大、电压高和循环性能好等优点。目前大规模商业化的锂二次电池普遍采用有机碳酸酯类的液态电解质，易泄露、易燃烧、易爆炸等安全问题限制了该类电解质的进一步应用。聚合物电解质电池具有安全性能好、能量密度高、工作温度区间广、循环寿命长等优点，通常还具有优异的力学性能，可以很好地抑制锂金属电极在充放电过程中的枝晶生长，因此可以解决上述液态电解液锂电池的安全性问题。目前，聚合物电解质电池常用的电解质为聚氧化乙烯，但是聚氧化乙烯电解质存在着室温下离子电导率低、界面阻抗大的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种网状聚合物及其制备方法和一种半互穿网络聚合物电解质及聚合物锂电池。以本发明提供的网状聚合物组成的半互穿网络聚合物电解质室温下电导率高、界面接触稳定。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种网状聚合物，具有式1所示结构：

式1中，n为90～500的整数，R具有式2所示结构：

式2中，m为9～120的整数。

本发明提供以上方案所述网状聚合物的制备方法，包括以下步骤：

将聚乙二醇二对甲苯磺酸酯、聚乙二醇单甲醚对甲苯磺酸酯和四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯在乙醇盐的有机溶剂中进行聚合反应，得到所述网状聚合物。

优选地，所述聚合反应的温度为40～100℃，时间为30～72h。

优选地，所述聚乙二醇二对甲苯磺酸酯、聚乙二醇单甲醚对甲苯磺酸酯、四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯和乙醇盐的摩尔比为(1～1.5)：(1～2)：1：(30～50)。

优选地，所述乙醇盐包括乙醇钠、乙醇钾和乙醇锂中的一种或几种；所述有机溶剂包括苯、甲苯、二氯甲烷、甲醇、乙醇、丙酮、乙腈、二甲亚砜和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或几种。

本发明提供了一种半互穿网络聚合物电解质，包括以上方案所述网状聚合物或以上方案所述制备方法得到的网状聚合物、聚氧化乙烯和锂盐；

所述聚氧化乙烯的分子量为10～200万g/mol；所述锂盐包括LiAsF₆、LiBF₄、LiCH₃SO₃、LiClO₄、LiCF₃SO₃、LiPF₆和LiTFSI中的一种或几种；

所述网状聚合物、聚氧化乙烯和锂盐的质量比为(40～60)：(20～30)：(20～30)。

本发明提供了以上方案所述半互穿网络聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：