[发明专利]一种单离子导电聚合物电解质膜的制备及应用

权利要求书

1.一种单离子导电聚合物电解质膜的制备及应用，其特征在于：主要由以下成分组成：

含锂单体 5%~100%

(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯 0%~60%

交联剂 0%~30%

增塑剂 0%~90%

其中含锂单体合成得到，其余组分购买得到，该单离子导电聚合物电解质膜是将含锂单体、(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯、交联剂溶于增塑剂中，通过热引发自由基聚合一锅法制备而成。

2.根据权利要求1所述的单离子导电聚合物电解质膜的制备及应用，其特征在于：所述含锂单体具有通式1或通式2的结构：

式1 式2

上述结构式中，n是2~10的整数，R₁为氧原子或三氟甲基磺酰亚胺基，R₂为氟原子或三氟甲基。

3.根据权利要求1所述的单离子导电聚合物电解质膜的制备及应用，其特征在于：所述(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯具有通式3或通式4的结构：

式3 式4

上述结构式中，n的数值范围在4~40之间，(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯分子量范围在300~2000Da。

4.根据权利要求1所述的单离子导电聚合物电解质膜的制备及应用，其特征在于：所述交联剂为具有两个或者多个双键的具有聚合活性的单体，如二乙烯基苯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的单离子导电聚合物电解质膜的制备及应用，其特征在于：所述增塑剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、丁二腈、聚乙二醇、聚乙二醇单甲醚、聚乙二醇二甲醚中的一种或多种的混合物。

6.根据权利要求1所述的单离子导电聚合物电解质膜的制备及应用，其特征在于：制备方法如下：

(1)将含锂单体、(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯、交联剂、引发剂、增塑剂于室温下提前分散溶解均匀；

(2)体系除氧，在氮气氛围下，于45-80°C下反应12-24小时至反应完全，即可得到透明的具有一定力学强度的自支撑电解质膜。

7.根据权利要求6所述的单离子导电聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于：所用引发剂为偶氮二异丁脒盐酸盐，偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐，偶氮二异丁腈，偶氮二异庚腈、偶氮二环己基甲腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化甲乙酮中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的单离子导电聚合物电解质膜的应用，其特征在于：用于制备锂金属电池，该电池组成包括正极，负极及所述的单离子导电聚合物电解质膜。

9.根据权利要求8所述的单离子导电聚合物电解质膜的应用，其特征在于：所用负极为金属锂，所用正极材料为LiFePO₄、LiCoO₂或LiMn₂O₄中的一种。