[发明专利]一种含有苷醇链和聚丙烯氰嵌段的共聚高分子、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种含有苷醇链和聚丙烯氰嵌段的共聚高分子，所述共聚高分子由苷醇链、聚丙烯氰和连接基团组成。本发明也公开了一种含有苷醇链和聚丙烯氰嵌段共聚高分子的制备方法，按照以下步骤进行：将底物与卤代酰卤进行酰化反应，酰化反应完成后洗涤，制成单卤代酯(mPEG‑X)或双卤代酯(X‑PEG‑X)分子引发剂，所述底物为聚乙二醇单甲醚、聚乙二醇、二甘醇单甲醚、二甘醇、乙二醇单甲醚中的一种；将单卤代酯(mPEG‑X)或双卤代酯(X‑PEG‑X)分子引发剂、金属盐和配体作为反应体系，加入丙烯氰，进行原子转移自由基聚合(ATRP)反应。本发明也公开了一种含有苷醇链和聚丙烯氰嵌段的共聚高分子在制备锂离子电池的固态电解质中的应用以及锂离子电池。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，特别是一种含有苷醇链和聚丙烯氰嵌段的共聚高分子、制备方法及应用。

背景技术

当前，随着各种便携电子设备和电动交通工具的大力发展，作为这些设备和工具最主要能源动力供给装置的锂离子电池，越发凸显的重要。高性能、安全可靠和长循环寿命的锂离子电池是当前市场所急需的。其中固态电池相较于传统的液体电池，具有能量密度高、体积小和安全性高等特点，是未来电池技术发展方向之一。作为固态电池核心部件之一的固态电解质的发展是提高固态电池性能的有效途径之一。固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液，同时也克服了锂枝晶现象，搭载固态锂电池的设备的自燃概率会大大降低。固态电解质主要分为两大类，无机固态电解质和有机聚合物电解质。在有机聚合物电解质中，聚丙烯氰(Polyacrylonitrile，PAN)是重要一员，其具有较高的离子电导率(10^-3S cm^-1at 20℃)、良好的低温工作性能和较高的锂离子迁移数(0.6左右)，但是PAN 电解质与锂金属电极的相容性差。这一弊端限制了PAN固体电解质的广泛应用。虽然通过PAN和一些电解质添加剂共混的方法，能从一定程度上改善PAN电解质的性能，但是已得到性能还不够理想。

因鉴于此，特提出此发明。

发明内容

本发明的目的是提供一种含有苷醇链和聚丙烯氰嵌段共聚高分子材料以提高PAN类电解质的性能。

为了实现上述目的，本发明提供的一种含有苷醇链和聚丙烯氰嵌段的共聚高分子，其特征在于，所述共聚高分子由苷醇链、聚丙烯氰和连接基团组成。

优选地，所述共聚高分子包括式I或II中所示结构的至少一种：

式(I)中R₁为氢原子或甲基，R₂为氢原子或甲基，n为1～455的整数，m 为3～2830的整数,X基团为Br原子或Cl原子；

式(II)中R₁为氢原子或甲基，R₂为氢原子或甲基，n为1～455的整数， m₁为3～2830的整数，m₂为3～2830的整数,X基团为Br原子或Cl原子。

优选地，所述连接基团由卤代酰卤反应生成，所述卤代酰卤为2-溴异丁酰溴、 2-溴丙酰溴、溴代乙酰、2-氯异丁酰氯、2-氯丙酰氯和氯代乙酰氯中的一种。

另一方面，本发明提供一种上述的含有苷醇链和聚丙烯氰嵌段共聚高分子的制备方法，按照以下步骤进行：

(1)将底物与卤代酰卤进行酰化反应，酰化反应完成后洗涤，制成单卤代酯(mPEG-X)或双卤代酯(X-PEG-X)分子引发剂，所述底物为聚乙二醇单甲醚、聚乙二醇、二甘醇单甲醚、二甘醇、乙二醇单甲醚中的一种；

(2)将单卤代酯(mPEG-X)或双卤代酯(X-PEG-X)分子引发剂、金属盐和配体作为反应体系，加入丙烯氰，进行原子转移自由基聚合(ATRP)反应。