[发明专利]纳米相分离的固体聚合物电解质薄膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种纳米相分离的固体聚合物电解质薄膜，其特征在于，以聚苯乙烯-马来酸酐无规共聚物为刚性主链，在主链上接枝小分子量的聚乙二醇链段，利用主链和侧链在机械性能和化学亲和性的差异，通过溶液浇铸法得到具有纳米相分离结构的聚合物固体电解质薄膜；其中，聚苯乙烯-马来酸酐无规共聚物与聚乙二醇的质量比为1：1~4。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：聚苯乙烯-马来酸酐无规共聚物的分子量为1500~20000；聚乙二醇的分子量为400~6000，马来酸酐的浓度为0.16-0.5mmol/mL之间。

3.根据权利要求1所述的纳米相分离的固体聚合物电解质薄膜，其特征在于：溶液浇铸过程中，加入有电解质锂盐，锂盐为LiTFSI，LiFSI，LiBOB，LiFOB中的一种或几种。

4.根据权利要求3所述的纳米相分离的固体聚合物电解质薄膜，其特征在于：锂盐添加量为聚乙二醇接枝马来酸酐-苯乙烯无规共聚物质量的5~35%。

5.一种纳米相分离的固体聚合物电解质薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、苯乙烯-马来酸酐无规共聚物的制备 将苯乙烯加入有氮气保护的容器中，然后将马来酸酐和引发剂分散于溶剂中，滴加入苯乙烯中，同时加热引发聚合反应，反应完毕后冷却、抽滤、干燥后得到苯乙烯-马来酸酐无规共聚物；

S2、将合成的苯乙烯-马来酸酐无规共聚物、小分子量聚乙二醇和催化剂溶解于溶剂中，在氮气保护下回流加热反应，再利用氢氧化钠的醇溶液中和，冷却、抽滤、干燥得到聚乙二醇接枝马来酸酐-苯乙烯无规共聚物；

S3、聚乙二醇接枝马来酸酐-苯乙烯无规共聚物用溶剂溶解，加入锂盐加热搅拌得到分散均匀的铸膜液，铸膜液静置之后进行超声脱泡处理，再将处理好的铸膜液流延成型，真空干燥后即得到聚合物固体电解质膜。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：S1中，苯乙烯和马来酸酐的物质的量比在5~15：1；所述有机溶剂为苯、甲苯、丙酮、氯化烃、碳酸二甲酯、或乙酸异戊酯中的一种或几种；所述引发剂为过氧化二异丙苯DCP，BIBP，BPO或AIBN中的一种；反应温度为60~150℃；反应时间为1~5 小时。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：S2中，所述溶剂为四氢呋喃、二氯甲烷中的一种。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：S3中，所用溶剂为N,N-二甲基乙酰胺，乙腈，碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯中的一种或者几种。

9.权利要求1~3任意一项所述纳米相分离的固体聚合物电解质薄膜在锂金属电池固态电解质材料的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述的电池为磷酸铁锂-石墨电池，磷酸铁锂-锂金属电池或锂三元过渡金属氧化物-锂金属电池。