[发明专利]共轭微孔聚合物及其作为固态电解质在锂离子电池中的应用

说明书

本发明公开了一种共轭微孔聚合物及其作为固态电解质在锂离子电池中的应用。所述的共轭微孔聚合物由聚乙二醇类化合物与炔基苯类化合物通过Sonogashira偶联反应连接形成，每个聚乙二醇类化合物与其相邻的两个炔基苯类化合物相连，每个炔基苯类化合物与其相连的三个聚乙二醇类化合物相连。本发明的共轭微孔聚合物中含有多孔结构和利于离子传导的侧链基团，表现出优异的导电性能，在固态电解质领域具有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于共轭微孔聚合物领域，涉及一种共轭微孔聚合物及其作为固态电解质在锂离子电池中的应用。

背景技术

共轭微孔聚合物(CMPs)结合了共轭体系与微孔骨架，是一种新型多孔材料，现已成为多孔材料的一个重要亚类。与常见的有机多孔材料相比，共轭微孔聚合物具有比表面积大、化学稳定性优异、热稳定性良好、可以利用不同大小的核心分子与连接分子进行调节和模块化设计等优点，因而可通过引入不同的侧链基团改变共轭微孔聚合物的结构以表现出所需的性质及用途。

锂离子电池是化学储能最具创新性的手段之一，共轭微孔聚合物作为固态电解质可以规避传统液态电解质和凝胶电解质在锂离子电池应用中所存在的溶剂高温爆炸及电导率较低等问题。聚乙二醇链(PEG)是一种体积庞大、灵活的官能团，可以通过其链段运动使Li⁺快速传输。目前引入聚乙二醇链的共轭微孔聚合物尚未有研究，因此此类电解质的开发与应用是一个新的研究方向。

发明内容

针对现有锂离子电池存在的电解质不稳定和电导率低等问题，本发明提供一种共轭微孔聚合物，能够很好地解决电解质高温爆炸等安全问题，同时提高电池的离子电导率以提升锂离子电池的性能。

本发明所述的共轭微孔聚合物，结构式如下所示：

本发明所述的共轭微孔聚合物的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，合成1,4-二溴-2,5-双(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基)苯：将2,5-二溴对苯二酚和碳酸钾加入到Schlenk管中，氩气保护气氛下，加入1-溴-2-(2-甲氧基乙氧基)乙烷和乙腈，90±10℃加热反应，反应结束后冷却至室温，过滤，柱层析分离，经旋蒸得到1,4-二溴-2,5-双(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基)苯；

步骤2，合成CMP-PEG-2：将1,4-二溴-2,5-双(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基)苯和1,3,5-三乙炔苯加入到Schlenk管中，氩气保护气氛下，加入催化剂四三苯基膦钯和碘化亚铜以及溶剂，80±5℃加热搅拌反应，反应结束后冷却至室温，抽滤，洗涤滤渣，浸泡滤渣，过滤，干燥，得到CMP-PEG-2，所述的溶剂由等体积的三乙胺与甲苯组成，所述的CMP-PEG-2的结构式如下所示：

步骤3，合成[2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙氧基]对甲苯磺酸：0℃下，将对甲基苯磺酰氯溶于四氢呋喃得到溶液1，将氢氧化钠溶于无氧水得到溶液2，再将2-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基)乙醇加入到溶液2中得到溶液3；0℃下，将溶液3缓慢滴加至溶液1中，室温搅拌反应，反应结束后，将反应液用乙醚提取有机层，先后用氢氧化钠溶液和纯水进行洗涤，得到[2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙氧基]对甲苯磺酸；

步骤4，合成1,4-二溴-2,5-双(2-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基乙氧基))苯：将2,5-二溴对苯二酚和碳酸钾加入到Schlenk管中，氩气保护气氛下，加入[2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙氧基]对甲苯磺酸和N,N-二甲基甲酰胺，90±10℃下加热搅拌反应，反应结束后冷却至室温，过滤，二氯甲烷萃取，水洗，柱层析分离，经旋蒸得到1,4-二溴-2,5-双(2-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基乙氧基))苯；