[发明专利]一种聚合物电解质及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种聚合物电解质及其制备方法和应用，所述聚合物电解质中包含锂盐和聚氟醚‑聚乙二醇嵌段共聚物。本发明通过在聚乙二醇中引入聚氟醚链段，由于分子中氟原子代替氢原子，由于氟原子具有很强的电负性，键能高达418kJ/mol‑502.08kJ/mol使得聚氟醚链段具有较高的热稳定性和氧化稳定性以及良好的化学惰性和绝缘性质，从而提高电池的耐高压和耐高温性能，不容易发生燃烧和爆炸，提高了电池的安全性能，同时兼具良好的电化学性能。

技术领域

本发明锂电池技术领域，尤其涉及一种聚合物电解质及其制备方法和应用。

背景技术

随着锂电池技术的发展以及市场需求量增大，锂电池安全性问题引起广泛的关注。高能量密度锂电池因使用有机电解液而存在易漏液、着火、爆炸等一系列安全隐患。提升电池安全性的有效途径之一是使用聚合物电解质取代传统有机电解液。然而，制备出兼具高离子电导率、低电极/电解质界面阻抗、良好机械强度的固态聚合物电解质材料是现阶段面临的巨大技术挑战。因此，开发针对高能量密度锂电池体系的新型聚合物电解质，有望同时大幅提升现有锂电池的能量密度和安全保障，具有重要的现实意义和科研价值。

专利申请CN106785032A公开了一种用端硅烷封端聚醚为低聚体，导电锂盐作为锂源，有机溶剂为增塑剂，锡类盐为催化剂交联固化而成的聚合物电解质及其在锂离子聚合物电池中的应用，该聚合物电解质兼具聚环氧丙烷和硅橡胶的特性，具有优异的力学性能；

专利申请CN106898812A公开了一种固态聚合物电解质，该聚合物是由梳妆聚合物交联而成的网状聚合物和锂盐，所述聚合物的主链是由硼原子和硅原子连接的聚乙二醇，所述的侧链是连接于主链上硅或硼原子上的聚乙二醇单甲醚。该聚合物电导率较高，电池倍率性能好，低温循环性能和库伦效率高。

目前，对于聚合物电解质的研究还不够全面，且上述专利申请中聚合物电解质的耐高温和耐高压性能仍然需要进一步提升，同时在电化学性能方面也需改善。

因此，本领域亟待开发一种耐高温耐高压的聚合物电解质，提高电池的安全性，同时保证良好的电化学性能。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种聚合物电解质，所述聚合物电解质可作为化学电池的电解质使用，提高耐高温和耐高压性能，电池的安全性高，而且有较好的离子迁移数，具有良好的电化学性能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种聚合物电解质，所述聚合物电解质中包含锂盐和聚氟醚-聚乙二醇嵌段共聚物。

本发明提供了一种新型的嵌段聚合物电解质，通过在聚乙二醇中引入聚氟醚链段，由于分子中氟原子代替氢原子，由于氟原子具有很强的电负性，键能高达418kJ/mol-502.08kJ/mol使得聚氟醚链段具有较高的热稳定性和氧化稳定性，从而提高电池的耐高压和耐高温性能，不容易发生燃烧和爆炸，提高了电池的安全性能，而且有较好的离子迁移数，具有良好的电化学性能。

聚氟醚(Perfluoro Polyrthers，简写PFPE)是一种全氟高分子化合物，主链为C-O-C的结构，具有很好的柔顺性，碳上的氢全被氟取代，常温下为油状液体。PFPE聚合物的结构与烃类相比，分子结构相似，但在分子中氟原子代替氢原子，从而以更强的C-F键代替烃类中的C-H键，而且氟原子对碳链有很强的屏蔽作用使得PFPE具有非常好的热稳定性和氧化稳定性以及良好的化学惰性和绝缘性质。全氟聚醚的耐高温性能最为优越，工作温度范围为50～300℃，短期可达350℃；此外，全氟聚醚的主链结构具有很好的柔顺性能，因此也具有较好的耐低温性能。

优选地，所述聚氟醚链段为全氟聚醚链段。

优选地，所述聚氟醚-聚乙二醇嵌段共聚物具有如下结构：