[发明专利]一种聚脲、聚硫脲超离子固态电解质及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种聚脲、聚硫脲超离子固态电解质，包括聚合物基体和金属锂盐，其特征在于，所述聚合物基体是主链型聚硫脲、侧链型聚硫脲或聚脲中的一种；所述主链型聚硫脲的结构如式1所示，所述侧链型聚硫脲或聚脲的结构如式2所示，

R₁和R₂为中的一种或两种；

R₃为脲基或硫脲基；

R₄为中的一种。

2.权利要求1所述的一种聚脲、聚硫脲超离子固态电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：聚合物基体与锂盐分别溶解后混合均匀，倒入聚四氟乙烯板中，烘干，得到超离子固态电解质；所述聚合物基体是主链型聚硫脲、侧链型聚硫脲或聚脲中的一种。

3.根据权利要求2所述的聚脲、聚硫脲超离子固态电解质的制备方法，其特征在于，所述锂盐为高氯酸锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、四氟硼酸锂、双二氟磺酰亚胺锂中的一种，所述锂盐占固态电解质总质量的1％～50％。

4.根据权利要求2所述的聚脲、聚硫脲超离子固态电解质的制备方法，其特征在于，主链型聚硫脲聚合物基体的制备方法包括以下步骤：

S1：在惰性气体氛围中，将硫、脂肪族二胺和二异氰化物按质量比例混合并溶解于N,N-二甲基甲酰胺；

S2：将步骤S1所得混合物在40～50℃下搅拌4～5小时后冷却至室温，将反应混合物通过棉过滤器滴入正己烷/二氯甲烷混合溶剂中；所得沉淀用甲醇洗涤后干燥，获得主链型聚硫脲。

5.根据权利要求4所述的聚脲、聚硫脲超离子固态电解质的制备方法，其特征在于，步骤S1所述脂肪族二胺为1,6-二氨基己烷、1,8-二氨基-3,6-二氧杂辛烷中的一种；步骤S1所述二异氰化物为1,6-二异氰基己烷、1,2-双(2-异氰基乙氧基)乙烷中的一种。

6.根据权利要求2所述的聚脲、聚硫脲超离子固态电解质的制备方法，其特征在于，侧链型聚硫脲或聚脲聚合物基体的制备方法包括以下步骤：

T1：在惰性气体氛围和0℃条件下，将脂肪胺或芳香胺和异氰酸酯或硫代异氰酸酯按质量比例溶解于四氢呋喃后混合；所得混合物在0～5℃反应4～5小时，升至室温后反应12～14小时；将溶液旋干，得到产物含脲基或含硫脲基的丙烯酸酯单体；

T2：在惰性气体氛围中，将步骤T1所得单体溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，加入偶氮二异丁腈后混合均匀；所得混合物在60～70℃温度下搅拌反应24～25h；用沉淀剂对反应混合物进行沉淀、离心；所得沉淀真空干燥，获得侧链型聚硫脲或聚脲聚合物。

7.根据权利要求6所述的聚脲、聚硫脲超离子固态电解质的制备方法，其特征在于，步骤T1所述脂肪胺为正丁胺，所述芳香胺为苯胺、4-正丁基苯胺、对三氟甲基苯胺、间二(三氟甲基)苯胺、2,3,4,5,6-五氟苯胺中的一种；步骤T1所述异氰酸酯为2-异氰酸酯丙烯酸乙酯，所述硫代异氰酸酯为2-异硫代氰乙酸甲酯。

8.根据权利要求6所述的聚脲、聚硫脲超离子固态电解质的制备方法，其特征在于，步骤T2中，每克单体加入0.5659mg偶氮二异丁腈。

9.根据权利要求6所述的聚脲、聚硫脲超离子固态电解质的制备方法，其特征在于，步骤T2所述沉淀剂为水/甲醇混合溶剂，水和甲醇的体积之比为1:4。

10.一种二次电池，包括正极、负极和电解质，其特征在于，所述电解质为权利要求1所述的聚脲、聚硫脲超离子固态电解质。