[发明专利]一种含N、P原子互穿网络聚合物电解质的制备方法

说明书

本发明涉及一种以丙烯酸锂、顺丁烯二酸酐、次亚磷酸锂、烯丙基磺酸锂、聚乙二醇‑6000、乙醇胺和环氧氯丙烷为原料制备的互穿网络聚合物电解质的制备方法。本发明首先在水介质中将乙醇胺与环氧氯丙烷由氢氧化锂引发聚合，制备乙醇胺‑环氧氯丙烷树枝状聚合物水溶液，再以顺丁烯二酸酐和聚乙二醇为原料制备双‑顺丁烯二酸单聚乙二醇酯‑6000；然后将其与丙烯酸锂、次亚磷酸锂和烯丙基磺酸锂一起加入到乙醇胺‑环氧氯丙烷树枝状聚合物水溶液中，由双氧水和硫酸铁铵引发聚合，制备出含磷原子和氮原子的互穿网络聚合物电解质。

技术领域

本发明属凝胶电解质领域，特别是涉及一种由丙烯酸锂、顺丁烯二酸酐、次亚磷酸锂、烯丙基磺酸锂、聚乙二醇-6000、乙醇胺和环氧氯丙烷为原料制备的互穿网络聚合物电解质及其制备方法。

背景技术

聚合物电解质的关键所在是将离子导电率提高至锂离子电池所要求的室温离子导电率的10^-3S/cm的水平。其主要发展方向有单离子聚合物电解质、悬挂有聚醚链的网络聚合物电解质以及两相聚合物电解质等。但目前能够达到这一水平的聚合物电解质甚少，因此制备出符合锂离子电池导电率所要求的聚合物电解质意义非常重要。本发明综合锂离子聚合物电解质的三个发展方向，以丙烯酸锂、顺丁烯二酸酐、次亚磷酸锂、烯丙基磺酸锂、聚乙二醇-6000、乙醇胺和环氧氯丙烷为原料，在水介质中通过多步反应制备了含N、P原子的互穿网络聚合物，该聚合物电解质具有较高的强度、稳定性和离子导电率。

发明内容

本发明首先将乙醇胺与环氧氯丙烷在水介质中，由氢氧化锂引发聚合，制备乙醇胺-环氧氯丙烷树枝状聚合物水溶液，再以顺丁烯二酸酐和聚乙二醇为原料制备双-顺丁烯二酸单聚乙二醇酯-6000；然后将其与丙烯酸锂、次亚磷酸锂和烯丙基磺酸锂一起加入到乙醇胺-环氧氯丙烷树枝状聚合物水溶液中，由双氧水和硫酸铁铵引发聚合，制备出含磷原子和氮原子的互穿网络聚合物电解质。

具体实施方式

实施例1

(1)乙醇胺-环氧氯丙烷树枝状聚合物的制备

于三口反应瓶中，加入0.050mol乙醇胺，0.050mol氢氧化锂和20ml蒸馏水，25℃下搅拌溶解，升温至90℃，缓慢滴加0.200mol环氧氯丙烷，加完后，继续保温反应6h，冷却至室温，得黄色粘稠液体；

(2)双-顺丁烯二酸单聚乙二醇酯的制备

将0.050mol顺丁烯二酸酐，0.025mol聚乙二醇-6000和1.000g对甲苯磺酸置于100ml带有冷凝管和分水器的三口反应瓶中，加热至105℃熔融，搅拌反应5h，分出水分，趁热倒入烧杯中，冷却至室温，得蜡状固体；

(3)互穿网络聚合物的制备

分别将上述(1)和(2)中制备的样品加入100ml蒸馏水中，搅拌溶解，再依次加入0.050mol丙烯酸锂，0.100mol烯丙基磺酸锂和0.020mol次亚磷酸锂，搅拌溶解，通氮气10分钟，然后加入0.002g硫酸铁铵，搅拌溶解，升温至75℃，缓慢加入5.00g质量浓度为30％双氧水，引发聚合，需要5h，逐渐析出淡黄色粘性凝胶，冷却至室温，倒出上部清液，刮出凝胶，无水乙醇洗涤3次，25℃自然干燥，得黄色凝胶。

实施例2

(1)聚合物凝胶强度

取实施例1(3)的样品，于不同温度下，调节流变仪剪切速率为500S-1，测定凝胶的强度。见表1。

表1 聚合物凝胶的抗剪切强度(剪切速率：500S^-1)