[发明专利]一种聚合物电解质的制备方法及其应用

说明书

本发明属于聚合物电解质领域，涉及一种聚合物电解质的制备方法及其应用。以含有巯基末端的第一反应物与两端含有丙烯酸酯末端的第二反应物为原料，在主催化剂和助催化剂作用下，发生巯基‑迈克尔加成反应，制备得到聚合物电解质；其中：所述第一反应物中至少含有三个巯基；所述主催化剂用于夺取所述第一反应物的巯基上的质子，然后形成硫醇负离子，硫醇负离子用于进攻所述第二反应物中的缺电子双键；所述助催化剂为金属盐；所述金属盐的阳离子与所述第二反应物发生络合反应，降低所述丙烯酸酯的双键的电子云密度，促进所述硫醇负离子进攻丙烯酸酯的双键发生巯基‑迈克尔加成反应，提高该加成反应的反应速率和转化率。

技术领域

本发明属于聚合物电解质领域，涉及一种聚合物电解质的制备方法及其应用，更具体地，涉及一种依靠金属盐助催化的巯基-迈克尔加成反应制备聚合物电解质的方法。

背景技术

“点击”化学自2001年由Kolb、Finn和Sharpless提出以来，引起了非常广泛的关注，其优点包括反应速率快，产率可定量，几乎没有副反应，并且避免了一系列普通合成反应的缺点，比如产物分离耗时，以及严苛的反应条件。因此，“点击”化学被广泛应用于聚合物功能化及网络制备等大分子合成领域中。巯基-烯反应的途径通常有两种：(1)自由基介导的加成反应，通常称为巯基-烯反应；(2)碱催化剂或亲核试剂催化的巯基-迈克尔加成反应。然而，较高活性催化体系的构建通常需要价格昂贵、毒性较大的催化剂，如有机磷催化剂，极大地限制了巯基-迈克尔加成反应的绿色性和应用范围。

为避免价格昂贵、毒性较大的催化剂的使用，从催化方式着手发展新型绿色巯基-迈克尔加成反应成为目前的研究热点。比如使用光碱进行高效、可控的巯基-烯反应，但是该类催化剂存在合成复杂、储存困难、需要特定光源、操作过程繁琐等缺点；另外，使用以氮为中心的催化剂，如1,4-二叠氮双环(2.2.2)辛烷、4-二甲氨基吡啶，通过亲核加成途径进行高效巯基-迈克尔加成反应，其催化作用远远优于伯胺(己胺)、仲胺(二乙胺)和叔胺(三乙胺)，该体系虽然成功实现了用廉价易得的催化剂高效催化反应，但缺乏对反应的控制性，极大地限制了反应体系的适用范围。

锂离子电池以其循环寿命长、能量密度高和环境友好等诸多优点，已经在便携式数字设备和电动汽车中得到广泛的应用。现今的商品化锂离子电池通常使用液态电解质，存在易燃、易爆、有机溶剂易挥发等缺点，会造成重大安全隐患。基于液态电池存在的许多不足，固态电解质的出现能够有效地解决液态电池在实际应用过程中漏液、易短路等问题，电化学稳定性以及电极稳定性也较强，大大提高锂离子电池的安全性。

然而，结晶度高是目前固态电解质面临的一项重要挑战，所以固态聚合物电解质的研究趋势主要在于抑制聚合物结晶。为此，研究人员已经开发出的策略包括制备交联网状聚合物、嵌段共聚物或梳形聚合物，但是这些方法存在生产工艺复杂、反应条件严苛的问题，不利于实际应用。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种聚合物电解质的制备方法及其应用，其依靠金属盐助催化的巯基-迈克尔加成反应来实现，其中利用金属盐阳离子与含有缺电子末端双键的反应物的络合作用，降低缺电子双键的电子云密度，更易于硫醇负离子进攻缺电子的双键发生巯基-迈克尔加成反应，提高该加成反应的反应速率和转化率，从而提高电解质的交联密度，抑制聚合物电解质的结晶，由此解决现有的固态电解质制备方法存在的生产工艺复杂、反应条件严苛，制得的固态电解质结晶度高的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种金属盐助催化的巯基-迈克尔加成反应的方法，以含有巯基末端的第一反应物与末端含有缺电子双键的第二反应物为原料，在主催化剂和助催化剂作用下，发生巯基-迈克尔加成反应；其中：

所述主催化剂用于夺取所述第一反应物的巯基上的质子，形成硫醇负离子，硫醇负离子用于进攻所述第二反应物中的缺电子双键；