[发明专利]一种具有导锂离子能力的二元共聚物及其制备的复合全固态聚合物电解质

说明书

本发明公开了一种具有导锂离子能力的二元共聚物及其制备的复合全固态聚合物电解质。该二元共聚物为环氧类单体和甲基丙烯酸酯类单体在无水无氧的条件下共聚反应制备得到，复合全固态聚合物电解质包括二元共聚物、锂盐和粘结剂。本发明的二元共聚物结构上既有半结晶的聚环氧烷类又有非晶的聚甲基丙烯酸酯类，结晶度更低，链段活动性更强，锂离子的传导能力更强，复合全固态聚合物电解质的室温离子电导率达10^‑6~10^‑7S/cm，60℃时离子电导率为10^‑4~10^‑5S/cm，且电解质膜在150℃下也能维持一定形态，具有较好的耐高温性能。

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，更具体地，涉及一种具有导锂离子能力的二元共聚物及其制备的复合全固态聚合物电解质。

背景技术

随着科技的进步，人类的生产力和生活水平都有了飞快的发展，然而这些都是以大量消耗石化能源为代价取得的，能源需求的增长和石化资源难以再生的矛盾变得不可调和，此外石化能源在使用时还会产生大量的温室气体和其他污染物，破坏自然环境，恶化人类的生存环境。因此，寻找一种更高效的、清洁的、可持续的能源变得十分迫切，而电能作为一种来源广泛，使用方便的二次能源，既廉价又环保，完全符合时代的发展趋势。各式各样的电池作为目前电能的主要载体，正广泛地应用于人类生产生活的方方面面。现在主要使用的电池有铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池，铅酸电池性价比高，但是容易污染环境，酸液也带来了安全性的问题；镍镉电池因为镉污染逐渐淘汰；镍氢电池因为含贵金属组分限制了应用；而锂离子电池因容量大，无记忆效应、充放电寿命长且时间短，污染小等优点，得到了非常广泛的应用，并且随着技术的进步扮演着更加重要的角色。

锂离子电池的电解质主要有液态电解质、凝胶电解质和固态电解质，其中液态和凝胶电解质虽然性能优异，但由于挥发性溶液的存在，以及锂结晶带来了安全性的问题，使得固态电解质的发展得到了重视。固态电解质分为无机电解质和聚合物电解质，二者相比，无机电解质的电学性能较为优异，但是聚合物电解质具有难以破裂、可加工的形态更加多样化的优势，同时相较无机电解质，聚合物电解质更加耐化学腐蚀，安全性能更佳。目前报道的全固态电解质大多存在离子电导率低，很难达到10^-4 S/cm的应用级别，同时耐高温性能差，制备工艺复杂等各种问题。

因此，提供一种能够既具有高的电导率，又具有良好的耐高温性能的锂离子电池电解质材料对于优化和扩大锂离子电池的应用具有非常重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有锂离子电解质材料的导电率和耐高温性能的缺陷和不足，提供具有导锂离子能力的二元共聚物，一种聚环氧烷类和聚甲基丙烯酸酯类聚合的二元共聚物，有效地提高了锂离子的传导能力，增强了导电性能。

本发明的另一目的在于提供一种复合全固态聚合物电解质。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种具有导锂离子能力的二元共聚物，其特征在于，所述二元共聚物为环氧类单体和甲基丙烯酸酯类单体在在无水无氧的条件下共聚反应制备得到。

本发明提供的全固态复合聚合物电解质的二元共聚物，结构上既有半结晶的聚环氧烷类又有非晶的聚甲基丙烯酸酯类，环氧类单体在分子链上起到导锂的作用，而甲基丙烯酸酯类单体参与聚合可以破坏结晶，增加连段活动性，从而提高离子电导率，相比传统的聚氧化乙烯和聚丙烯腈类能传导锂离子的聚合物来说，结晶度更低，链段活动性更强，锂离子的传导能力也更强。

优选地，所述共聚反应为将环氧类单体和甲基丙烯酸酯类单体溶解在四氢呋喃中，加入引发剂和催化剂，反应40~50h，得到二元共聚物。