[发明专利]一种具备热关闭功能的阻燃聚合物电解质及其制备方法

权利要求书

1.一种具备热关闭功能的阻燃聚合物电解质，其特征在于，所述的聚合物电解质包含用液体电解质浸渍的聚合物电解质膜，其中聚合物电解质膜包括如下两层：(1)具备热关闭作用的自关闭层，所述自关闭层包括第一聚合物基质、惰性无机填料、液体电解质和由多官能团聚合单体形成的聚合物；优选地，所述多官能团聚合单体为多官能团丙烯酸酯单体；(2)离子液体层，所述离子液体层包含第二聚合物基质、离子液体和锂盐。

2.如权利要求1所述的一种具备热关闭功能的阻燃聚合物电解质，其特征在于，相对于第一聚合物基质、由多官能团聚合单体形成的聚合物和惰性无机填料总质量，第一聚合物基质的质量百分比为70-94％，由多官能团聚合单体形成的聚合物的质量百分比为5-30％和惰性无机填料的质量百分比为0.8-10％。

3.如权利要求1所述的一种具备热关闭功能的阻燃聚合物电解质，其特征在于，所述的自关闭层中，第一聚合物基质选自聚氧化乙烯(PEO)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯共六氟丙烯(PVDF-HFP)、聚丙烯腈(PAN)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的一种具备热关闭功能的阻燃聚合物电解质，其特征在于，所述的自关闭层中，多官能团聚合单体选自聚乙二醇双丙烯酸酯(PEGDA)、季戊四醇四丙烯酸酯(PETEA)、乙二醇丙烯酸酯(EDIA)、三羟基甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯和聚醚多丙烯酸酯中的一种或两种。

5.如权利要求1所述的一种具备热关闭功能的阻燃聚合物电解质，其特征在于，所述的惰性无机填料选自氧化铝(Al₂O₃)、氧化硅(SiO₂)、氧化钛(TiO₂)和氧化锆(ZrO₂)中的一种。

6.如权利要求1所述的一种具备热关闭功能的阻燃聚合物电解质，其特征在于，所述的液体电解质包括锂盐与有机溶剂，其中锂盐为高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂以及六氟磷酸锂中的一种或多种，其中有机溶剂选自碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯，碳酸二乙酯，碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯中的两种或三种。

7.如权利要求1所述的一种具备热关闭功能的阻燃聚合物电解质，其特征在于，所述离子液体层中，相对于第二聚合物基质、离子液体和锂盐总质量，第二聚合物基质的质量百分比为50-89％，离子液体的质量百分比为10-50％，锂盐的质量百分比为1-15％。

8.如权利要求1所述的一种具备热关闭功能的阻燃聚合物电解质，其特征在于，所述的离子液体层中，第二聚合物基质选自聚氧化乙烯(PEO)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯共六氟丙烯(PVDF-HFP)、聚丙烯腈(PAN)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的一种或多种。

9.如权利要求1所述的一种具备热关闭功能的阻燃聚合物电解质，其特征在于，所述的离子液体层中，离子液体选自1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐(EMITFSI)、1-乙基-3-甲基咪唑双甲烷磺酰亚胺盐(EMIFSI)、三丁基甲基铵双三氟甲磺酰亚胺盐(TBMA-TFSI)和1-乙基-1-甲基吡咯烷双三氟甲磺酰亚胺盐(Py₁₂TFSI)中的一种或多种，优选地锂盐为双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)。

10.如权利要求1-9中任意一项所述的一种具备热关闭功能的阻燃聚合物电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将首先采用浇铸法制备离子液体层；优选地，将第二聚合物基质、离子液体、锂盐和溶剂混合，形成混合液，将混合液浇铸到基板上，制得离子液体层；

(2)然后将第一聚合物基质、惰性无机填料和溶剂均匀混合，浇铸在离子液体层上，形成多孔自关闭基底层；优选地，所述自关闭基底层的厚度为30-100微米；

(3)将多官能团聚合单体、引发剂与溶剂均匀混合，滴加到自关闭基底层上溶胀，采用热聚合方法一步合成双层阻燃聚合物电解质膜；优选地，所述双层阻燃聚合物电解质膜厚度为100-300微米；优选地，所述的双层阻燃聚合物电解质膜结构中，一层为具备热关闭作用的多孔聚合物电解质层，另一层为离子液体层；

(4)将上述双层阻燃聚合物电解质膜置于真空干燥箱中，加热真空干燥，去除剩余溶剂；

(5)在无水无氧环境中，向自关闭层滴加电解液10-60μL，得到具备热关闭功能的阻燃聚合物电解质。