[发明专利]一种单离子聚合物电解质及其制备方法、单离子聚合物电解质膜、锂离子电池

权利要求书

1.一种单离子聚合物电解质，其特征在于，由如式1所示的结构单元构成的聚合链、式2所示结构的锂离子提供基团、式3所示结构的膜支撑基团构成，在两聚合链之间连接有膜支撑基团，所述膜支撑基团的两端分别连接在对应的结构单元的1号位或2号位上；聚合链结构单元的1号位或2号位上连接有锂离子提供基团；锂离子提供基团与膜支撑基团分别连接在各自独立的结构单元的1号位或2号位上；所述锂离子提供基团与膜支撑基团的摩尔比为1：(1～2)；

所述锂离子提供基团具有如式2所示结构，

所述膜支撑基团具有如式3所示结构，

式3中，n的取值为7～20的整数；

所述聚合链两端连接有封端基团，所述封端基团为CH₂或CHPh。

2.一种如权利要求1所述的单离子聚合物电解质的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将降冰片烯磷酸酯、交联剂双降冰片烯聚乙二醇经开环移位聚合反应，制得聚合物；

所述降冰片烯磷酸酯的结构如式4所示：

其中，R＝C_aH_2a+1，a是1～3的整数；

所述交联剂双降冰片烯聚乙二醇的结构如式5所示：

其中，n是7～20的整数；

2)将步骤1)得到的聚合物依次进行还原反应、锂取代反应，即得。

3.如权利要求2所述的单离子聚合物电解质的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述开环移位聚合反应包括以下步骤：

将降冰片烯磷酸酯和交联剂双降冰片烯聚乙二醇溶于有机溶剂中，得到溶液1；将Grubbs第二代引发剂溶于有机溶剂中，得到溶液2；将溶液1加入到溶液2中，反应2～6h，加入终止剂，停止反应，除去有机溶剂。

4.如权利要求2所述的单离子聚合物电解质的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述开环移位聚合反应包括以下步骤：

将降冰片烯磷酸酯溶于有机溶剂中，得到溶液A；将交联剂双降冰片烯聚乙二醇溶于有机溶剂中，得到溶液B；将Grubbs第二代引发剂溶于有机溶剂中，得到溶液C；将溶液A加入到溶液C中反应2～6h得到混合液，然后将溶液B加入到混合液中反应2～6h，然后加入终止剂，停止反应，除去有机溶剂。

5.如权利要求2所述的单离子聚合物电解质的制备方法，其特征在于，所述还原反应包括如下步骤：将步骤1)中得到的聚合物溶于有机溶剂中，然后加入三甲基溴硅烷进行还原反应20～28h，加入甲醇反应10～14h，除去有机溶剂，得到含磷酸基团的聚合物。

6.如权利要求2所述的单离子聚合物电解质的制备方法，其特征在于，所述锂取代反应包括：将得到的含磷酸基团的聚合物和双三氟甲基磺酰亚胺锂加入氮氮二甲基甲酰胺中进行反应，将生成的双三氟甲基磺酰亚胺除去，干燥。

7.一种单离子聚合物电解质膜，其特征在于，所述单离子聚合物电解质膜包括如权利要求1所述的单离子聚合物电解质。

8.一种锂离子电池，其特征在于，包括如权利要求7所述的单离子聚合物电解质膜。