[发明专利]一种具有高耐热性和机械强度的有机‑无机杂化全固态聚合物电解质及其制备方法

摘要

一种具有高耐热性和机械强度的有机‑无机杂化全固态聚合物电解质及其制备方法，属于聚合物电解质制备技术领域。是由主链含聚乙二醇结构的聚芳醚酮‑聚乙二醇溴化共聚物基体、无机纳米粒子和锂盐组成。聚乙二醇链段引入聚醚酮主链结构为锂离子在聚合物电解质中的传输提供了保障，聚芳醚酮主链结构为聚合物电解质提供了优异的耐热性能。无机纳米粒子的引入，也在一定程度上提高了聚合物电解质的机械强度、热稳定性及化学稳定性。本发明改善了传统聚合物电解质在较高温度下失效的缺点，保证了以此全固态聚合物电解质组装的电化学器件，如锂离子电池、太阳能电池、超级电容器等在高温极端环境下安全、高效地工作。

主权项

一种具有高耐热性能与机械强度的有机‑无机掺杂全固态聚合物电解质，其特征在于：是由主链含聚乙二醇结构的聚芳醚酮‑聚乙二醇溴化共聚物基体、无机纳米粒子和锂盐组成，其质量份为聚合物基体1份，无机纳米粒子0.01～0.1份，锂盐0.3～0.5份；且该全固态聚合物电解质由如下方法制备得到，将主链含聚乙二醇结构的聚芳醚酮‑聚乙二醇溴化共聚物基体在60～80℃下浸入1～3mol/L氢氧化钠溶液中24～36小时，取出后在真空下干燥，使聚芳醚酮‑聚乙二醇溴化共聚物基体的苄溴基团水解后转化为苄羟基，再将得到的聚合物基体完全溶解于反应溶剂中，得到0.50～1.20g/10mL的混合溶液并将占聚合物基体质量1％～10％的无机酸烷基酯逐滴滴加到反应体系中，室温下搅拌4～8小时，再在混合溶液中加入占聚合物基体质量30％～50％的锂盐，待其完全溶解为均一溶液后，将其倾倒在水平聚四氟乙烯板上成膜，80～100℃下真空干燥48～72小时以除去反应溶剂，得到全固态聚合物电解质；其中，主链含聚乙二醇结构的聚芳醚酮‑聚乙二醇溴化共聚物基体的结构式如下所示，其中Ar为R1、R2、R3、R4、R5、R6相同或不相同，为Br或H；n为聚乙二醇重复单元数目，聚乙二醇的数均分子量为600、800、1000或2000中的一种，0.1≤x≤0.9，m表示聚合度，为10～60的整数；无机纳米粒子为二氧化硅或二氧化钛，其粒径为80～200nm；锂盐为高氯酸锂、硫酸锂或六氟磷酸锂；无机酸烷基酯为四乙氧基硅烷或钛酸四乙酯中的一种；反应溶剂为N‑甲基吡咯烷酮、N,N‑二甲基甲酰胺或N,N‑二甲基乙酰胺。