[发明专利]一种长支链单离子聚合物电解质、其制备和应用

权利要求书

1.一种长支链单离子聚合物电解质，其特征在于，该聚合物电解质的主链为聚丙烯酸酯链，该聚合物主链上接枝有长支链，且所述主链上每一个接枝该长支链的碳原子上同时连接有羧酸锂基团，该聚合物电解质具有如式(一)所示的结构：

其中，n为10～50的整数，r为10～30的整数，m为4～20的整数。

2.如权利要求1所述的聚合物电解质的制备方法，其特征在于，由式(三)所示的双官能大分子中间体聚2-((2-溴丙酰氧基)甲基)丙烯酸叔丁酯引发式(六)所示的聚乙二醇甲基丙烯酸酯聚合与锂化得到；所述双官能大分子中间体结构式如式(三)所示：

其中，n为10～50的整数；所述聚乙二醇甲基丙烯酸酯结构式如式(六)所示：

其中，m为4～20的整数。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，该制备方法对应的合成路线如下：

其中，n为10～50的整数，r为10～30的整数，m为4～20的整数。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将如式(二)所示的2-((2-溴丙酰氧基)甲基)丙烯酸叔丁酯与链转移试剂、自由基引发剂以及溶剂混合均匀，除去体系中的水和氧，在惰性气体氛围下，加热反应，经沉淀、过滤和干燥，得到如式(三)所示的双官能大分子中间体聚2-((2-溴丙酰氧基)甲基)丙烯酸叔丁酯；

(2)将所述步骤(1)得到的大分子中间体聚2-((2-溴丙酰氧基)甲基)丙烯酸叔丁酯与式(六)所示的聚乙二醇甲基丙烯酸酯、催化剂、配体以及溶剂混合均匀，除去体系中的水和氧，在惰性气体氛围下，加热反应后经沉淀、离心与干燥后得到如式(四)所示的长支链接枝共聚物；

(3)将所述步骤(2)得到的接枝共聚物溶于溶剂中，在搅拌状态下加入三氟乙酸，反应后干燥得到如式(五)所示的长支链接枝共聚物；

(4)将所述步骤(3)得到的长支链接枝共聚物溶于溶剂中，然后缓慢加入氢氧化锂溶液至pH为8～9，反应后经离心、干燥得到如式(一)所示的长支链单离子聚合物。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述链转移试剂为2-氰基-2-丙基苯并二硫、4-氰基-4-(苯基硫代甲酰硫基)戊酸和二硫代萘甲酸异丁腈酯中的一种或多种，所述链转移试剂与2-((2-溴丙酰氧基)甲基)丙烯酸叔丁酯的投料摩尔比为1:30～1:150；所述自由基引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈和过氧化二苯甲酰中的一种或多种，所述自由基引发剂与2-((2-溴丙酰氧基)甲基)丙烯酸叔丁酯的投料摩尔比为1:10～1:50；所述溶剂为二甲亚砜、N，N-二甲基甲酰胺和甲苯中的一种或多种；所述反应温度为50～90℃，所述反应时间12～72小时。

6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述催化剂为溴化亚铁、氯化亚铁、溴化亚铜和氯化亚铜中的一种或多种，所述催化剂与双官能大分子中间体聚2-((2-溴丙酰氧基)甲基)丙烯酸叔丁酯的投料摩尔比为1:1～5:1；所述配体为N,N,N',N,'N”-五甲基二亚乙基三胺、联二吡啶和三(2-(二甲胺)乙基)胺中的一种或多种，所述配体与双官能大分子中间体聚2-((2-溴丙酰氧基)甲基)丙烯酸叔丁酯的投料摩尔比为1:1～5:1；所述双官能大分子中间体聚2-((2-溴丙酰氧基)甲基)丙烯酸叔丁酯与单体聚乙二醇甲基丙烯酸酯的投料摩尔比为1:30～1:150；所述溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、乙腈和苯甲醚中的一种或多种，所述反应温度为40～90℃，所述反应时间为6～48小时。

7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述式(六)所示的接枝共聚物与三氟乙酸的投料质量比为1:5～1:20，所述溶剂为二氯甲烷、四氢呋喃和乙腈中的一种或多种，所述反应温度为15～60℃，所述反应时间为12～48小时。

8.如权利要求1所述的长支链单离子聚合物电解质的应用，其特征在于，用于制备锂离子电池的电解质膜。