[发明专利]一种高性能的单离子聚合物固态电解质的制备及其应用

权利要求书

1.一种单离子聚合物固态电解质，其特征在于：主要由以下组分构成：粘粘剂1％-80％；单离子聚合物骨架1％-80％；塑晶1％-80％；光引发剂0.1％-5％。

2.根据权利要求1所述的单离子聚合物固态电解质，其特征在于：单离子聚合物骨架为交联剂、导离子单体，单离子单体共聚而成。交联剂具有聚乙二醇丙烯酸酯结构单元的物质；导离子单体为甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯(分子量介于350g/mol-10000g/mol之间)、甲基丙烯酸乙酯、2-氧代-1，3-二氧戊环)丙烯酸甲酯、碳酸乙烯亚乙酯、甲基丙烯酸(2-氧代-1,3-二氧戊环-4-基)丁酯、碳酸乙烯亚丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯腈、碳酸乙烯亚乙酯、甲基丙烯酸酯、碳酸乙烯丙酯等聚合物单体中的一种或两种以上的任意比例混合；所述单离子单体为具有通式1(R为氟原子或烷基)的结构；

3.根据权利要求1所述的单离子聚合物固态电解质，其特征在于:所述的粘粘剂为聚氧化乙烯(PEO)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)之中的一种或两种以上的任意比例混合。

4.根据权利要求1所述的固态电解质，其特征在于：所述塑晶为碳酸乙烯酯、二甲基亚砜、环丁砜、3-甲基-2-恶唑烷酮中的一种或任意两种或以上比例的混合。

5.根据权利要求1所述的单离子聚合物固态电解质，其特征在于：聚合方法为光引发剂自由基聚合。

6.根据权利要求1所述的单离子聚合物固态电解质的制备方法，其特征在于：将包括单体、交联剂、粘结剂、塑晶、锂盐和光引发剂所有组分混合均匀，在30～100℃加热溶解，在N₂或Ar等惰性气氛下，用紫外光照射引发聚合，聚合时间为5秒～120分钟。

7.根据权利要求1所述的单离子聚合物固态电解质，其特征在于：所述单离子聚合物固态电解质膜片厚度为10μm～200μm；所述单离子聚合物固态电解质的室温(25℃)电导率为：0.1mS/cm～2mS/cm；所述单离子聚合物固态电解质与金属锂的室温(25℃)界面阻抗为：50Ω～300Ω；所述单离子聚合物固态电解质在室温25℃下锂离子迁移数为：t＝0.4～0.9；所述单离子聚合物固态电解质室温电化学窗口为：4.3V～5V。

8.根据权利要求1所述的单离子聚合物固态电解质，其特征在于：用于制备锂金属二次电池，该锂金属二次电池包含正极、负极和在正负极之间的单离子聚合物固态电解质。

9.根据权利要求7所述的单离子聚合物固态电解质的应用，其特征在于：所述正极活性物质为LiFePO₄、LiCoO₄、LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂、LiNi_0.8Co_0.1Al_0.1O₂、LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂中的一种，所述负极为人造石墨、天然石墨、硬碳、中间相碳微球(MCMB)、硅碳负极，钛酸锂、金属锂中的一种。