[发明专利]一种交联有机-无机纳米材料改性固态聚合物电解质及其制备方法

权利要求书

1.一种交联有机-无机纳米材料改性固态聚合物电解质，其特征在于组成包括：聚合物基体、锂盐和超交联有机-无机复合填料，所述超交联有机-无机复合填料为有机-无机共聚物作为反应单体通过傅-克反应得到的核壳结构的超交联纳米粒子。

2.根据权利要求1所述的一种交联有机-无机纳米材料改性固态聚合物电解质，其特征在于：所述有机-无机共聚物中的无机组分为含双键硅烷偶联剂改性的无机填料，所述有机组分为含有苯环的无规共聚物。

3.根据权利要求2所述的一种交联有机-无机纳米材料改性固态聚合物电解质，其特征在于：所述有机-无机共聚物采用下述方法制得：将无机填料、第一反应单体和第二反应单体，在第二交联剂、引发剂和乳化剂的作用下，进行预交联和自由基乳液聚合制得所述有机-无机共聚物；其中，所述第一反应单体为苯乙烯或不含强吸电子基团的苯乙烯衍生物，第二反应单体选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯、聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯或丙烯腈中的至少一种；所述无机填料为硅烷偶联剂改性的SiO₂、TiO₂或ZnO₂中的至少一种；优选的，所述无机填料为硅烷偶联剂KH-570改性的SiO₂。

4.根据权利要求3所述的一种交联有机-无机纳米材料改性固态聚合物电解质，其特征在于：

所述第二交联剂为邻二乙烯基苯、间二乙烯基苯或对二乙烯基苯；

所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵或过硫酸钠中的至少一种；

所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钙或十八烷基苯磺酸钠中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种交联有机-无机纳米材料改性固态聚合物电解质，其特征在于，所述超交联有机-无机复合填料的原料包括：有机-无机共聚物、催化剂和第一交联剂。

6.根据权利要求5所述的一种交联有机-无机纳米材料改性固态聚合物电解质，其特征在于：所述超交联有机-无机复合填料采用下述方法制得：在无水无氧条件下，以有机-无机共聚物为反应单体，加入到含有催化剂、第一交联剂、第二溶剂的傅-克反应体系中，在25～80℃的温度下反应得到超交联有机-无机纳米粒子；优选的，所述催化剂选自FeCl₃、AlCl₃、ZnCl₂或SnCl₄中的至少一种；优选的，所述第一交联剂选自二甲氧基甲烷或乙二醇二甲醚的至少一种；优选的，所述第二溶剂为1，2-二氯乙烷或二氯甲烷的至少一种。

7.根据权利要求6所述的一种交联有机-无机纳米材料改性固态聚合物电解质，其特征在于：所述第二溶剂与有机-无机共聚物的质量比为20～25:1，所述第一交联剂与有机-无机共聚物的质量比为0.4～1.3:1。

8.根据权利要求1所述的一种交联有机-无机纳米材料改性固态聚合物电解质，其特征在于：超交联有机-无机复合填料在电解质中的质量分数为5～20％，聚合物基体与锂盐的摩尔比满足N:Li＝10～20:1，N为聚合物基体中与锂盐发生作用的结构单元。

9.根据权利要求1所述的一种交联有机-无机纳米材料改性固态聚合物电解质，其特征在于：

所述聚合物基体选自聚氧化乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的至少一种；优选为聚氧化乙烯；

所述锂盐选自高氯酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂中的至少一种。

10.权利要求1-9中任一项所述的一种交联有机-无机纳米材料改性固态聚合物电解质的制备方法，其特征在于：在无水无氧环境下，将超交联有机-无机复合填料、聚合物基体、锂盐在第一溶剂中均匀搅拌后得到电解质溶液，将溶液浇铸成型，干燥得到固态聚合物电解质膜；优选的，所述第一溶剂选自无水乙腈、四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、丙酮、二氯甲烷中的至少一种；优选的，均匀搅拌后的电解质溶液进行超声分散3～5min，静置20～30min进行脱泡处理，再进行浇铸；优选的，所述干燥的条件为室温干燥6～12h后60℃真空干燥12～24h。