[发明专利]全氟烷基磺酰亚胺锂聚合物电解质的制备方法及锂硫二次电池

权利要求书

1.一种全氟烷基磺酰亚胺锂聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：

(1)准备原料甲基磺酰胺钠与六甲基二硅胺烷；

(2)将纯化后的上述甲基磺酰胺钠与六甲基二硅胺烷在溶剂B存在下、于一定温度下回流反应，制备得到CH₃-SO₂N(Na)Si(CH₃)₃；

(3)将上述制得的CH₃-SO₂N(Na)Si(CH₃)₃与全氟磺酰氟树脂置于溶剂C中在一定温度下发生相似转变反应，反应完成后经抽滤，洗涤，干燥，得到全氟烷基磺酰亚胺钠聚合物，即Na型全氟烷基磺酰亚胺聚合物；

(4)将上述制得的全氟烷基磺酰亚胺钠聚合物溶于溶剂D，一定温度下密封搅拌至全氟烷基磺酰亚胺钠聚合物完全溶解，然后均匀涂在基片上，在惰性气氛保护下干燥成膜，再用热水浸泡脱膜，最后经干燥得到Na型全氟烷基磺酰亚胺聚合物膜；

(5)通过离子交换反应将上述制得的Na型全氟烷基磺酰亚胺聚合物膜中的Na⁺交换为Li⁺，得到Li型全氟烷基磺酰亚胺聚合物电解质膜。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述甲基磺酰胺钠采用以下工艺操作制备得到，包括：将摩尔比为3:1～1:1的甲醇钠与甲基磺酰胺在溶剂A存在下、于30℃～100℃温度下搅拌反应12h～20h，制备得到甲基磺酰胺钠。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述溶剂A包括四氢呋喃、苯甲醚、乙腈、丙腈、乙醇、异丙醇、乙醚、甲乙醚、二氯甲烷、二氯乙烷中的至少一种，溶剂A的加入量为甲基磺酰胺质量的8～40倍。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，甲基磺酰胺钠与六甲基二硅胺烷的反应摩尔比控制为1:1，回流反应温度控制在40℃～100℃，回流反应时间控制在2h～30h；所述溶剂B包括四氢呋喃、苯甲醚、乙腈、丙腈、乙二醇二甲醚、二氧戊烷、N,N-二甲基甲酰胺、N-N二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、二氯甲烷、二氯乙烷、甲苯中的至少一种，溶剂B的加入量为六甲基二硅胺烷质量的5～40倍。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，中间产物CH₃-SO₂N(Na)Si(CH₃)₃与全氟磺酰氟树脂的摩尔比控制在2～4:1，相似转变反应的温度控制在50℃～100℃，相似转变反应时间控制在2h～30h；所述溶剂C包括苯甲醚、乙二醇二甲醚、二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、二甲基亚砜、甲乙砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-N二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮中的至少一种，溶剂C的加入量为全氟磺酰氟树脂质量的8～40倍。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，密封搅拌时的温度控制在40℃～100℃；所述干燥成膜具体是指在氮气保护下、于70℃～90℃的真空烘箱中处理至少3h；所述热水浸泡脱膜是指置于40℃～80℃的热水中浸泡脱膜；所述溶剂D包括苯甲醚、二甲基亚砜、甲乙砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-N二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮中的至少一种，溶剂D的加入量为上述步骤(3)中产物质量的8～40倍。

7.根据权利要求1～3中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中，所述离子交换反应的具体操作过程包括：将步骤(4)得到的中间产物聚合物膜浸泡于5ml～100ml、0.1M～2M的锂盐溶液中，在30℃～80℃温度下超声处理0.1h～2h，重复前述浸泡-超声处理多次后，将所得聚合物膜在煮沸的清水中漂洗，再经50℃～80℃真空干燥，即得到Li型全氟烷基磺酰亚胺聚合物电解质膜。