[发明专利]一种硼酸酯交联自修复聚合物电解质及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种硼酸酯交联自修复聚合物电解质的制备方法，选择聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯作为单体，有效地抑制结晶，提升电化学性能，利用含硼酸的交联剂结构上的硼酸发生缩合反应形成硼酸酯，引入空位的p轨道的硼，可加快锂离子传导，动态硼酯键的酯交换反应能使B‑O共价键重新建立，所述聚合物电解质具有自修复能力，利用含硼酸的交联剂能够有效调控聚合物链段的交联密度，从而调控结构，得到柔性、高效、安全、稳定的硼酸酯交联自修复聚合物电解质。本发明制备的所述聚合物电解质是无定形的，具有较高的分解温度，玻璃化转变温度接近‑45℃，电位稳定窗口在5.5V以上，被切割后能自修复，融合成一个整体，具有很好的自修复性。

技术领域

本发明涉及电解质材料领域，尤其涉及一种硼酸酯交联自修复聚合物电解质及其制备方法和应用。

背景技术

商业化的锂离子电池主要使用有机碳酸盐液体作为电解质，由于这种有机碳酸盐液体高度易燃且会形成枝晶，导致由有机碳酸盐液体作为电解质制备的锂离子电池组装的手机、笔记本电脑、电动汽车等存在发生爆炸的危险，从而构成安全隐患。因此，高安全性电池的开发变得尤为重要紧急。

最近的研究表明，用固体电解质代替液体电解质为构建更安全的LMB提供了机会。由于固态电解质较低的电化学性能以及稳定性差影响了它的商业化应用。因此，如何制备电化学性能优异、界面稳定性好的固态电解质是现有技术亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硼酸酯交联自修复聚合物电解质及其制备方法和应用，本发明提供的方法制备的硼酸酯交联自修复聚合物电解质，电化学性能优异，稳定性好。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种硼酸酯交联自修复聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯、2,3-甲基丙烯酸二羟丙酯、含硼酸的交联剂、锂盐、光引发剂和有机溶剂混合，得到混合液；

(2)将所述步骤(1)得到的混合液浇铸到模具中，然后进行光固化，得到硼酸酯交联自修复聚合物电解质。

优选地，所述步骤(1)中含硼酸的交联剂为对苯二硼酸、1,3,5-苯三硼酸和二联苯硼酸中的一种或多种。

优选地，所述步骤(1)中含硼酸的交联剂和2,3-甲基丙烯酸二羟丙酯的物质的量之比为(0.2～0.6)：1。

优选地，所述步骤(1)中聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯中聚乙二醇链段中氧原子与锂盐中锂原子的物质的量之比为(6～26)：1。

优选地，所述步骤(1)中光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、偶氮二异丁腈和过氧化苯甲酰中的一种或多种。

优选地，所述步骤(1)光引发剂的物质的量为聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯和2,3-甲基丙烯酸二羟丙酯的总物质的量的0.01％～5％。

优选地，所述步骤(1)中浇铸完成后，所述模具中混合液的厚度为80～220μm。

优选地，所述步骤(1)中光固化所用光源的波长为240～810nm，光固化的时间为4～6min。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的硼酸酯交联自修复聚合物电解质。

本发明还提供了上述技术方案所述硼酸酯交联自修复聚合物电解质在锂离子电池中的应用。