[发明专利]一种紫外固化的半互穿网络结构的聚碳酸酯基固态聚合物电解质及其制备方法

说明书

本发明公开了一种紫外固化的半互穿网络结构的聚碳酸酯基固态聚合物电解质及其制备方法，所述紫外固化的半互穿网络结构的聚碳酸酯基固态聚合物电解质，其特征在于，交联剂自我交联形成骨架，聚碳酸酯作为固态聚合物基体均匀填充在骨架内，锂盐分散在所述固态聚合物基体内；其中，所述锂盐与聚碳酸酯的重量比为4:6～9:1；交联剂为固态聚合物电解质总重量的5％～50％。本发明的固态聚合物电解质，制备方法简单，室温电导率高，可自支撑，氧化分解电位4.5V，电化学和界面稳定性好，可作为锂离子电池的电解质使用。

技术领域

本发明涉及电解质领域，具体涉及一种紫外固化的半互穿网络结构的聚碳酸酯基固态聚合物电解质及其制备方法。

背景技术

近年来，随着电动汽车、电网储能等的发展，人们对高安全性、高能量密度的动力电池和储能系统的需求越来越迫切。在商业化的电化学储能装置中，锂离子电池无疑是最佳的选择。锂离子电池以其高能量密度、高工作电压、长循环寿命、低自放电率、无记忆效应、可快速充放电和环境友好等诸多优点得到广泛的应用，但传统的液态锂离子二次电池含有大量有机电解液，具有易挥发、易燃、易爆等缺点，会造成重大安全隐患。

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、循环寿命长等优点而得到了广泛的认可，是锂离子电池领域的研究热点。

聚氧化乙烯基聚合物电解质是研究最早且研究最多的全固态聚合物电解质体系，它不仅具有质轻、黏弹性好、易成膜、电化学窗口宽、化学稳定性好、锂离子迁移数高等诸多优点，还能很好地抑制锂金属电池的枝晶问题。但该体系电解质用于锂离子二次电池中普遍存在室温离子电导率偏低的严重问题。

聚碳酸酯是一类新的聚合物电解质，其特点是可以实现高浓度的锂盐溶解及解离，以实现高的室温电导率，而此类电解质的问题在于随着大量锂盐加入，电解质机械性能明显变差，无法实现自支撑。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种紫外固化的半互穿网络结构的聚碳酸酯基聚合物电解质，其可在保持其高室温电导率的前提下实现电解质的自支撑。

具体地，本发明提供一种紫外固化的半互穿网络结构的聚碳酸酯基固态聚合物电解质，交联剂自我交联形成骨架，聚碳酸酯作为固态聚合物基体均匀填充在骨架内，锂盐分散在所述固态聚合物基体内；其中，所述锂盐与聚碳酸酯的重量比为4:6～9:1；交联剂为固态聚合物电解质总重量的5％～ 50％。

其中，所述聚碳酸酯为聚碳酸乙烯酯、聚碳酸丙烯酯、聚碳酸丁烯酯或聚碳酸亚乙烯酯中的至少一种。

另外，所述锂盐为高氯酸锂、六氟磷酸锂、二草酸硼酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲基磺酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂或双氟磺酰亚胺锂中的至少一种。

此外，所述交联剂为紫外线交联剂，紫外交联剂具体为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯或丙氧化丙三醇三丙烯酸酯中的至少一种。

此外，所述固态聚合物电解质还含总重量1～50％的无机填料和/或快离子导体。