[发明专利]中间化合物以及制备方法、可自愈聚合物及其制备方法、应用、电池和固态电解质

说明书

本发明属于二次电池技术领域，具体涉及一种中间化合物以及制备方法、可自愈聚合物及其制备方法、应用、电池和固态电解质。该方法的步骤包括：1)将羟基封端的聚乙二醇与异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷反应，制备得到前驱体；反应进行偶联；2)以前驱体与二氧化硅水溶液反应，偶联得到PEO修饰的二氧化硅前驱体；3)将四乙基秋兰姆二醇、步骤2)得到的PEO修饰的二氧化硅前驱体和2,4‑甲苯二异氰酸酯封端的聚醚链段化合物进行反应，即得。本发明以PEO修饰的SiO₂作为交联点，形成三维交联骨架网状结构聚合物，使其具有高离子电导率。聚合物使用含二硫键四乙基秋兰姆二醇作为自愈官能团，其二硫键官能团可光照条件下发生自交换反应达到自愈目的。

技术领域

本发明属于二次电池技术领域，具体涉及一种中间化合物以及制备方法、可自愈聚合物及其制备方法、应用、电池和固态电解质。

背景技术

化学电源已成为人们不可或缺的一种储能方式。在当下的化学电池体系中，锂电池由于其高的能量密度、长的循环寿命、无记忆效应等特点被认为是最具前景的一种储能器件。目前传统的锂离子电池使用的是有机液体电解质，尽管液体电解质能够提供较高的离子电导率以及良好的界面接触，但其不能安全地用于金属锂体系、锂离子迁移数低、易泄漏、易挥发、易燃、安全性差等问题阻碍了锂电池的进一步发展。而与液态电解质以及无机固态电解质相比，全固态聚合物电解质具有良好的安全性能、柔顺性、易于加工成膜、优异的界面接触等优势，同时也能很好地抑制锂枝晶的问题，目前受到了广泛的关注。

在全固态聚合物电池体系中，聚合物电解质在正极与负极之间，充当电解质和隔膜的作用，因此聚合物电解质的性能对整个电池的性能影响至关重要。不仅如此，为了应对聚合物电解质本身作为电池隔膜时，当收到外力或不可控因素破坏时，聚合物本身在一定时间内自发愈合，使得锂二次电池得以继续服役。本项目以提高锂二次电池安全性为出发点，从分子微观结构角度，对分子链段及聚合物分子结构进行设计，提供了一类具有高离子电导率、良好的锂离子迁移数，宽的电化学窗口，优异的力学性能且具有自愈能力的聚合物电解质。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种中间化合物以及制备方法、可自愈聚合物及其制备方法、应用、电池和固态电解质。基于本发明所提供的自愈聚合物得到的锂离子二次电池，具有极好的稳定性、程序时间和经济效益优势以及优异的电池性能。

本发明所提供的技术方案如下：

一种中间化合物，为四乙基秋兰姆二醇。

本发明还提供了一种中间化合物的制备方法，方法如下：

上述这类结构的化合物中二硫键官能团可光照条件下发生自交换反应达到自愈目的。

本发明还提供了一种可自愈聚合物，结构通式如下：

其中，PEO片段、PPO类片段和TDS片段的物质的量之比为2:(2-4):(1-2)，优选的，为2:2:1；

PPO类片段的母体为链段两侧由异氰酸酯封端的聚醚链段化合物。

上述技术方案中，PEO修饰的SiO₂作为交联点，形成三维交联骨架网状结构聚合物，使其具有高离子电导率。聚合物使用含二硫键四乙基秋兰姆二醇作为自愈官能团，其二硫键官能团可光照条件下发生自交换反应达到自愈目的。

具体的，PPO类片段的母体为链段两侧由异氰酸酯封端的聚乙二醇、聚丙二醇或聚丁二醇。

本发明还提供了上述可自愈聚合物的制备方法，包括以下步骤：

1)将羟基封端的聚乙二醇与异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷反应，制备得到前驱体；反应进行偶联、