[发明专利]新型单离子聚合物电解质及其制备方法与应用

权利要求书

1.新型单离子聚合物电解质，其特征在于：运用辐射接枝的方法将两种功能单体接枝在高分子基材上；所述两种单体的摩尔比为1：(0.1～10)；其中一种为含氟单体，其化学结构为：

其中R₁、R₂为氢原子或碳原子数小于4的烷烃；X₁为碳原子数0～12的烃基或氧化烃基；A为含氟的含氟官能团；

另一种单体为含有锂盐离子对的单体，其化学结构为：

其中R₃、R₄为氢原子或碳原子数小于4的烷烃；X₂为碳原子数0～12的烃基或氧化烃基；B为包含阴离子的阴离子官能团，其中包含的阴离子有磺酸根、羧酸根、酰亚胺根、磺酰亚胺根中任意一种；M为H、碱金属、碱土类金属中任意一种。

2.根据权利要求1所述新型单离子聚合物电解质，其特征在于：所述高分子基材形态为粉末型、溶液形态的一种。

3.根据权利要求1所述新型单离子聚合物电解质，其特征在于：所述高分子基材选自聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚丙烯酰胺、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯-四氟乙烯聚合物、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、全氟乙烯聚合物、四氟乙烯与全氟丙基乙烯基醚共聚物中的一种或者数种。

4.根据权利要求1所述新型单离子聚合物电解质，其特征在于：所述辐射接枝方法为共辐射接枝、预辐射接枝的一种或者两种交替使用；所述两种单体接枝在基材上的方法包括同步接枝、分布接枝中的一种。

5.一种新型单离子聚合物电解质，其特征在于，其化学结构为：

其中，Z为基材的高分子链，x、y、z、m、n为聚合度，是不为0的正整数；R₁～R₁₀为氢或者小于4的烷烃、卤化烃或者为含氟接枝单体、含有锂盐离子对的单体；R₁₁、R₁₂、R₁₃、R₁₄为氢原子或碳原子数小于4的烷烃；X₁为碳原子数0～12的烃基或氧化烃基；A为含氟的含氟官能团；X₂为碳原子数0～12的烃基或氧化烃基；B为包含阴离子的阴离子官能团，其中包含的阴离子有磺酸根、羧酸根、酰亚胺根、磺酰亚胺根中任意一种；M为H、碱金属、碱土类金属中任意一种。

6.如权利要求1至5任一项所述的新型单离子聚合物电解质的用途，其用于制备锂离子电池。

7.如权利要求1至5任一项所述新型单离子聚合物电解质的制备方法，其包括以下步骤：

1)选取基材进行辐射：选取基材，惰性气氛密封保存，用高能射线对其进行辐照；

2)同步接枝：将步骤1)辐照基材，溶于溶剂，投入一定比例含氟单体和含有锂盐离子对的单体，所述两种单体的摩尔比为1：(0.1～10)；混合均匀，惰性气氛保护下，油浴锅加热反应一定时间，得到双接枝改性基材；接枝改性基材溶液，沉淀剂多次沉淀、洗涤、干燥；得到纯净的双接枝改性基材粉末，将其溶于溶剂，制膜。

8.如权利要求7所述新型单离子聚合物电解质的制备方法，其特征在于步骤1)中，所述惰性气体为包括氩气、氮气在内的不与活性自由基反应的气体；所述高能射线可为γ射线或高能电子束；所述辐照剂量为30～250kGy。

9.如权利要求7所述新型单离子聚合物电解质的制备方法，其特征在于步骤2)中,所述惰性气体为包括氩气、氮气在内的不与活性自由基反应的气体；所述溶剂和沉淀剂选自四氢呋喃、丙酮、甲醇、乙醇、异丙醇、甲苯、苯、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、去离子水中的一种或几种；加热温度40～120℃；所述反应时间1～72h。

10.如权利要求1～5任一项所述新型单离子聚合物电解质的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

选取基底材料进行辐射：选取基材，惰性气氛密封保存，用高能射线对其进行辐照；

分步接枝：将步骤1)辐照基材溶于溶剂，投入其中一种单体，惰性气氛保护下，油浴锅加热反应一定时间，得到单接枝改性基材；将单接枝改性基材溶液，沉淀剂多次沉淀、洗涤、干燥，沉淀得到的单接枝改性基材粉末再次进行辐照；将辐照后的单接枝改性基材粉末溶于溶剂，加入另一种单体；惰性气氛保护下，油浴锅加热反应一定时间，得到双接枝溶液，沉淀剂多次沉淀、洗涤、干燥得到纯净的双接枝粉末，将其溶于溶剂，制膜。