[发明专利]一种含氟改性聚硅氧烷固态电解质及其制备方法以及应用

说明书

本发明提供了一种含氟改性聚硅氧烷固态电解质，将锂盐和由式I所示结构的化合物通过交联剂交联后固化得到。本发明将能传导锂离子的烯丙基聚醚和极性强的含氟单体接枝到柔软的聚硅氧烷主链上，然后通过交联剂交联为固态聚合物电解质。由于聚合物主链柔性高、其他单体结晶度低，聚合物基体具有较低的玻璃化转变温度，且基本无结晶性，因此电解质具有较高的离子电导率。含氟基团的引入，增强了电解质的介电常数，促进了锂盐的离解，提高电解质的电化学稳定性。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种含氟改性聚硅氧烷固态电解质及其制备方法以及应用。

背景技术

随着新能源政策的推进，电动汽车也越来越普及，这对锂电池的安全性和能量密度提出了更高的要求。目前常用的液态锂电池由于含有低闪点和低燃点的有机电解液，在极端情况下，如碰撞、过热、短路等，有机电解液会燃烧甚至爆炸，造成安全事故。液态电池里的有机溶剂也会和锂金属反应，限制了锂金属负极在锂电池中的应用，影响锂电池能量密度大幅度提升。固态聚合物电解质由于不含有机溶剂，安全性高且和锂金属负极兼容性好，已成为研究的热点。固态聚合物电解质由可溶解锂盐的聚合物和锂盐组成。聚合物研究最多的是聚氧化乙烯，但是它的室温离子电导率很低，电化学窗口窄，不能满足锂电池的使用要求。中国专利申请号CN106453694公开了一种PVDF/PEO/无机粒子，复合固态电解质室温下电导率提高到5×10^-5S/cm，但是仍然不能满足商业电解质要求(电导率大于10^-4s/cm)。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种含氟改性聚硅氧烷固态电解质及其制备方法以及应用，本发明提供的固态聚合物电解质具有较高离子电导率和较宽的电化学窗口。

本发明提供了一种含氟改性聚硅氧烷固态电解质，将锂盐和由式I所示结构的化合物通过交联剂交联后固化得到；

式I中，R_f＝C_nF_2n+1，n＝1～9；y＝5～10；z＝5～10；a＝10～15；m＝7～14。

优选的，所述交联剂选自双烯丙基聚醚和双甲基丙酸聚醚中的一种或两种。

优选的，所述双烯丙基聚醚具有式II所示结构：

式II中，p＝3～8；

所述双甲基丙酸聚醚具有式III所示结构：

式III中，q＝3～10。

优选的，所述锂盐选自高氯酸锂、六氟磷酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂的一种或多种。

本发明还提供了一种上述含氟改性聚硅氧烷固态电解质的制备方法，包括以下步骤：

将锂盐和具有式I所示结构的化合物与交联剂混合进行交联反应，得到交联产物；

将所述交联产物固化，得到含氟改性聚硅氧烷固态电解质。

优选的，所述具有式I所示结构的化合物由具有式IV所示结构的全氟烷基甲基丙酸酯与具有式V结构的烯丙基聚醚通过硅氢加成反应接枝到具有式VI结构的聚硅氧烷主链上；

式IV中，R_f＝C_nF_2n+1，n＝1～9；

式V中，m＝7～14；

式VI中，x＝28～35。