[发明专利]一种梳状聚合物及其制备方法、梳状聚合物电解质及其制备方法和固态锂电池

说明书

本发明提供了一种梳状聚合物及其制备方法、梳状聚合物电解质及其制备方法和固态锂电池，属于锂离子电池技术领域，具有式Ⅰ所示化学结构。本发明提供的梳状聚合物具有不规则的EO链段且具有多元环结构，能够提高高温导锂功能，制备的固态电解质能够提高高温时锂离子迁移数和电导率，进而提高锂离子电池的电化学性能。实施例的结果显示，本发明提供的梳状聚合物制备的锂电池在70℃具有较大的比容量及优异的倍率性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种梳状聚合物及其制备方法、梳状聚合物电解质及其制备方法和固态锂电池。

背景技术

随着二十一世纪微电子技术的发展，小型化设备日益增多，人们对电源提出了更高的要求，锂电池随之进入了大规模的使用阶段，在交通、移动通信、电力储能等多个方面锂离子电池都起着不可替代的作用。

目前常用的锂离子电池主要使用有机电解液或固态电解质，但电解液易燃、易泄露，从而限制了其应用。虽然，固态电解质具有更好的使用安全性，但现有技术中固态电解质存在温度适应性较差、倍率性能较差等问题。

因此，如何提高固态电解质的高温及倍率性能等成为现有技术的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种梳状聚合物及其制备方法、梳状聚合物电解质及其制备方法和固态锂电池。本发明提供的梳状聚合物制备的电解质在较高温度时具有较小的界面阻抗、良好的界面稳定性，能够提高锂电池在较高温度时的比容量和倍率性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种梳状聚合物，具有式Ⅰ所示化学结构：

其中，R为乙烯、异丁烯、十八碳烯和乙烯基甲醚中的一种；所述梳状聚合物的分子量为30000～100000g/mol。

本发明提供了上述技术方案所述梳状聚合物的制备方法，包括：

将马来酸酐聚合物与4-二甲氨基吡啶、聚乙二醇单甲醚和第一溶剂混合，进行接枝反应，得到梳状聚合物。

优选地，所述马来酸酐聚合物中的酸酐基团与聚乙二醇单甲醚的物质的量之比为(1～4):1，马来酸酐聚合物与4-二甲氨基吡啶的质量比为(2～10):1。

优选地，所述马来酸酐聚合物包括聚(乙烯-alt-马来酸酐)、聚(异丁烯-alt-马来酸酐)、聚(1-十八碳烯-alt-马来酸酐)和聚(乙烯基甲醚-alt-马来酸酐)中的一种。

优选地，所述接枝反应的温度为60～90℃，所述接枝反应的时间为 10～20h。

本发明提供了一种梳状聚合物电解质，包括梳状聚合物、第二相聚合物和锂盐，所述梳状聚合物为上述技术方案所述梳状聚合物或按照上述技术方案所述制备方法制备的梳状聚合物。

优选地，所述第二相聚合物包括聚偏氟乙烯、聚环氧乙烷和聚偏氟乙烯 -六氟丙烯中的一种或多种；所述梳状聚合物与第二相聚合物的质量比为 (1～3):1。

优选地，所述锂盐包括LiAsF₆、LiBF₄、LiCH₃SO₃、LiClO₄、LiCF₃SO₃、 LiPF₆和LiTFSI中的一种或几种；所述梳状聚合物中的EO链段和锂盐的物质的量之比为(18～24):1。

本发明提供了上述技术方案所述梳状聚合物电解质的制备方法，包括：

将梳状聚合物与第二相聚合物、锂盐和第二溶剂混合后浇注到基板上，干燥，得到梳状聚合物电解质。