[发明专利]一种交联型梳状聚合物电解质、其制备方法与应用

说明书

本发明属于聚合物电解质领域，更具体地，涉及一种交联型梳状聚合物电解质、其制备方法和应用。该聚合物电解质具有梳状交联网络结构，该梳状交联网络结构为由所述巯基化环糊精与大分子交联剂在紫外光辐照条件下通过巯基‑烯反应形成的交联网状结构，且所述金属盐分散在该交联网络结构中。该聚合物电解质中环糊精结构可赋予交联聚合物电解质较好的机械性能及界面稳定性，梳形的拓扑结构则赋予电解质传导锂离子功能以及较好的界面相容性，该聚合物电解质中多种特定的结构和组成同时发挥作用使得该聚合物电解质在确保优异的离子电导率和机械性能的同时，显著提升聚合物电解质界面性能，以提高全电池界面稳定性。

技术领域

本发明属于聚合物电解质领域，更具体地，涉及一种交联型梳状聚合物电解质、其制备方法和应用。

背景技术

电解质作为锂离子电池(LIBs)的重要组成部分，在电池的正、负极之间起着传递锂离子的作用，很大程度上影响着电池的电化学性能。目前广泛使用的电解质多为有机电解液，存在易燃易爆等安全隐患。固态电解质相对于液态电解质具有电化学稳定窗口较宽、质轻等优点因而被广泛研究。聚氧化乙烯(PEO)基固态电解质具有质轻、无毒、电化学稳定窗口宽、与锂金属界面稳定性较好等优点，是研究最多的一类聚合物电解质。对聚合物官能团和链结构进行设计，获得柔顺性好的无定型聚合物，有望得到室温离子电导率高的固态聚合物电解质。

专利CN110994013A公开了一种包括金属盐以及以八巯基聚倍半硅氧烷为内核、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联臂构成的交联聚合物的杂化聚合物电解质；CN111354975A公开了一种将八巯基聚倍半硅氧烷、甲基丙烯酸酯封端的聚酯-聚乙二醇-聚酯三嵌段聚合物与金属盐溶解在有机溶剂中，进行紫外光固化反应，利用羟基与环状内酯的开环聚合反应和无光敏剂紫外引发的巯基-烯反应制备得到三嵌段杂化聚合物电解质。该三嵌段杂化聚合物电解质虽然相对于传统的聚氧化乙烯聚电解质提高了离子电导率和机械强度，但由这些聚合物电解质组装的全电池其界面稳定性仍有待改善，比如专利CN110994013A中电解质组装的电池仅能够循环300小时，专利CN111354975A中电解质组装的电池仅能够循环600小时，电池的循环稳定性直接决定了其使用寿命，现有技术的聚合物电解质组装的电池循环性能仍有待改善，以进一步提升锂电池性能。

发明内容

针对现有技术的缺陷或改进需求，本发明通过对聚合物电解质中的关键组成及结构进行改进，得到应用于锂离子电池等金属离子电池的交联型梳状聚合物电解质，该聚合物电解质不仅能确保优异的离子电导率和机械性能，而且利用该电解质组装得到的电池其界面性能相对于现有技术有显著的提升，由此解决了现有技术聚合物电解质对应的电池其界面性能差、电池循环性能不好的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种聚磷酸酯基聚乙二醇-b-聚乙二醇-b- 聚磷酸酯基聚乙二醇二甲基丙烯酸酯大分子交联剂，其具有如式(一)所示的结构式：

其中，m为10～50的整数；n为4～113的整数；p为4～113的整数。

按照本发明的另一个方面，提供了一种所述的大分子交联剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)向聚乙二醇单甲醚溶解于有机溶剂中得到的聚乙二醇单甲醚溶液中加入碱，滴加2-氯-2-氧-1,3,2-二氧磷杂环戊烷，搅拌反应，经真空抽滤除去盐，加入沉淀剂进行沉淀，然后经真空抽滤、干燥得到磷酸酯基聚乙二醇；

(2)将聚乙二醇溶解于有机溶剂中得到的聚乙二醇溶液与步骤(1)得到的磷酸酯基聚乙二醇和催化剂混合，搅拌反应，加入溶剂溶解反应得到的聚合物，加入沉淀剂进行沉淀，经真空抽滤、干燥得到聚磷酸酯基聚乙二醇-b-聚乙二醇-b-聚磷酸酯基聚乙二醇；