聚合物电解质及其制备方法和用途

本发明涉及锂金属电池，具体涉及聚合物电解质及其制备方法和用途。

背景技术：

1、随着高科技领域的快速发展，对高安全性、高能量密度电池的迫切需求日益增加。锂金属电池中，电解液隔离电池的正负极材料，使电池内部不发生自放电及短路，同时电解液在电池的正负极之间传导锂离子。

2、传统液体有机电解质易挥发、易泄漏，并且锂离子在液体有机电解质中的不均匀沉积导致锂枝晶生长，使电池的循环稳定性大打折扣，严重制约了锂金属电池进一步发展；而聚合物电解质不易泄漏，与电极润湿性良好，使其成为安全电解质的研究热点，但是聚合物电解质的离子电导率普遍较低，这制约了聚合物电解质的发展。

3、鉴于此，有必要提供一种新的聚合物电解质及其制备方法与用途，具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、为克服以上缺陷，本发明聚合物电解质及其制备方法和用途，采用具有配位能力的硼酸三(六氟异丙基)酯(thb)与1,3-二氧戊环(dol)反应，可诱导dol开环聚合，双三氟甲基磺酰亚胺锂(litfsi)作为锂盐，相对易溶于醚溶剂，得到的聚合物电解质比一般的固态电解质具有更高的离子电导率，且li+的传输能力高，有利于提高锂金属电池的循环稳定性。

2、聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：

3、a、将litfsi和dol按质量比(2～8)：10混合，得到前驱体溶液；

4、b、向a步骤的前驱体溶液中加入0.5～5wt％thb，静置反应得到聚合物电解质。

5、在本发明的一个具体实施方式中，a步骤，litfsi与dol的质量比(4～6)：10。

6、在本发明的一个具体实施方式中，b步骤，所述thb的加入量为0.6～2wt％。

7、在本发明的一个具体实施方式中，b步骤，静置反应的时间为30～120min。

8、如上述的聚合物电解质的制备方法制备的聚合物电解质。

9、如权利要求5所述的聚合物电解质在制备锂金属电池中的应用。

10、本发明中，dol常作为溶剂应用于制备电解质，具体到本发明中，由于thb中的b原子作为缺电子原子，可诱导dol开环聚合，形成界面稳定的聚合物电解质，该聚合物电解质通过调控离子配位来改善离子传导性，实现提升聚合物电解质在锂金属电池中性能的目的。

11、本发明的有益效果是：

12、1、本发明通过诱导dol开环聚合，可制备得到具有优异离子电导率的聚合物电解质；

13、2、本发明制备的聚合物电解质可作为锂金属电池的电解质使用，thb使得聚合物电解质具有较高的f含量，在电池循环过程中形成稳定的、富含lif的固体电解质界面膜，增强了锂金属阳极的稳定性；

14、3、本发明的聚合物电解质在锂电池中原位固化后，与锂金属电池的电极界面湿润性良好；

15、4、本发明中thb中提供的b+与litfsi解离后的tfsi-可形成配位阴离子，从而提供了更多的自由li+，使聚合物电解质获得更高的离子迁移数，有助于提高锂金属电池电解质的li+传输能力，有利于提高锂金属电池的循环稳定性。

技术特征：

1.聚合物电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的聚合物电解质的制备方法，其特征在于：a步骤，双三氟甲基磺酰亚胺锂与1,3-二氧戊环的质量比(4～6)：10。

3.根据权利要求1所述的聚合物电解质的制备方法，其特征在于：b步骤，所述硼酸三(六氟异丙基)酯的加入量为0.6～2wt％。

4.根据权利要求1所述的聚合物电解质的制备方法，其特征在于：b步骤，静置反应的时间为30～120min。

5.如权利要求1-4任一项所述的聚合物电解质的制备方法制备的聚合物电解质。

6.如权利要求5所述的聚合物电解质在制备锂金属电池中的应用。

技术总结
本发明涉及锂金属电池技术领域，具体涉及聚合物电解质及其制备方法和用途。聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：将双三氟甲基磺酰亚胺锂和1,3‑二氧戊环按质量比(2～8)：10混合；向前驱体溶液中加入0.5～5wt％硼酸三(六氟异丙基)酯，静置反应得到聚合物电解质。该聚合物电解质的制备方法制备的聚合物电解质在制备锂金属电池中的应用。本发明采用具有配位能力的硼酸三(六氟异丙基)酯与1,3‑二氧戊环反应，可诱导1,3‑二氧戊环开环聚合，双三氟甲基磺酰亚胺锂作为锂盐，相对易溶于醚溶剂，得到的聚合物电解质比一般的固态电解质具有更高的离子电导率，且Li<supgt;+</supgt;的传输能力高，有利于提高锂金属电池的循环稳定性。

技术研发人员：龙剑平,李婷,胡安俊,杨博睿,李锟,周波,阎中富,陈嘉豪,潘宇,范怡宁
受保护的技术使用者：成都理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8