CN103493278B - 小域大小多嵌段共聚物电解质 - Google Patents

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Abstract

已经开发了比以前所报道的其他嵌段共聚物电解质具有更高电导率的新型嵌段聚合物电解质。该新材料是由域大小相对较低的多个嵌段（>5个）构建而成的。小的域大小在电化学电池中提供了避免在相对于锂循环期间形成树枝状物的更大防护，而大的总分子量确保了较差的长距离排列，这导致更高的电导率。除了具有更高的电导率以外，由于对试剂纯度水平要求的降低，这些材料能够更容易地合成。

Description

小域大小多嵌段共聚物电解质
相关申请的交叉引用
本申请要求提交于2012年4月14日的美国临时专利申请61/624,253的优先权，该临时申请通过引用并入本文。
政府支持声明
本文所描述并请求保护的发明是部分地利用了由美国能源部根据合同号DE-OE0000223提供的经费而完成的。政府在本发明中享有一定的权利。
发明背景
技术领域
本发明总体上涉及用于电化学电池的电解质，更具体地涉及具有高电导率和足够的硬度以防止在相对于锂循环时形成树枝状物(dendrites)且可简单合成的嵌段共聚物电解质。
已表明，包含交替的、纳米长度级别的硬域和软域的聚合物电解质可在电化学电池中提供足够的电导率和相对于Li金属阳极的出色的循环稳定性。这种纳米级别的有序结构已由提供离子导电的软聚合物和提供机械完整性的硬聚合物的共聚物形成。
在维持硬域与软域的期望体积比的同时，通过控制交替域的大小与方向已获得了最优电导率。几何因素，如域大小和域长距离排列(long range alignment)的程度，可通过改变包含硬域和软域的共聚物的架构而改变。
通常，具有较高分子量的聚合物具有较好的机械性质。对于嵌段共聚物尤其是这样。当采用常规方法制备高分子量嵌段共聚物时，包含不同嵌段的域的大小可能很大，大于约100nm。使用相对于单体量来说少量的引发剂来确保反应产生更少的高分子量(即，长)链，而不是更多的低分子量(即，短)链。高纯度在制备高分子量聚合物中尤其关键，因为当期望得到较高分子量时，使用较少量的引发剂(少于用于制备低分子量聚合物的引发剂的量)。但是混合物中的杂质会在达到期望的分子量之前终止反应。
较之低分子量聚合物，高分子量聚合物中存在多得多的与邻近聚合物分子的链缠结。虽然这导致宏观水平上较优的机械韧性，但是这些缠结限制了分子可移动性，并且可能导致自组装变差及相分离域的长距离排列减少。相反，低分子量嵌段共聚物具有很少的缠结或无缠结，因此具有更高的分子可移动性以组装成在多个连续域内具有良好的长距离排列的相分离域。较差的长距离排列似乎是产生良好电导率的影响因素，所以当制备用作电解质的材料时使用高分子量聚合物是最理想的。当采用嵌段共聚物制备电解质时，已使用含有非常大的嵌段(200,000道尔顿数量级或更大)的高分子量嵌段共聚物链来制备包含非常大的域的材料。已假定大嵌段和高分子量是相关联的，因此对于高电导率而言非常大的域是理想的。然而，对于高分子量嵌段共聚物材料，尚未很好地理解域大小对电导率的影响，并且这些材料中尚无法相对于总分子量独立控制域大小。
若能够通过对嵌段共聚物电解质的分子量、域大小和长距离排列的独立控制而同时优化电导率和机械性质，并且具有制备这类不如此严格依赖于极端纯度的嵌段共聚物电解质的方法，将是有用的。
附图说明
当连同附图一起阅读时，技术人员根据以下说明性实施方案的描述将很容易地理解前述方面和其他方面。
图1A是具有大嵌段的高分子量嵌段共聚物分子的示意图。
图1B是由图1A中的分子制成的、具有大域的高分子量嵌段共聚物材料的示意图。
图2A是具有小嵌段的低分子量三嵌段共聚物分子的示意图。
图2B是通过将图2A所示的低分子量嵌段共聚物分子串在一起制成的高分子量嵌段共聚物分子的示意图。
图2C是根据本发明的一个实施方案由图2B中的分子制成的、尽管是高分子量但却具有小域的高分子量嵌段共聚物材料的示意图。
图3A是具有小嵌段的低分子量二嵌段共聚物分子的示意图。
图3B是通过将图3A所示的嵌段共聚物分子串在一起制成的高分子量嵌段共聚物分子的示意图。
图3C是根据本发明的一个实施方案由图3B中的分子制成的、尽管是高分子量但却具有小域的高分子量嵌段共聚物材料的示意图。
图4A是具有小嵌段的低分子量三嵌段共聚物分子的示意图。
图4B是通过将图4A所示的嵌段共聚物分子串在一起制成的高分子量嵌段共聚物分子的示意图。
图4C是根据本发明的一个实施方案由图4B中的分子制成的、尽管是高分子量但却具有小域的高分子量嵌段共聚物材料的示意图。
图5A是具有小嵌段的低分子量三嵌段共聚物分子的示意图。
图5B是通过将图5A所示的嵌段共聚物分子串在一起制成的高分子量嵌段共聚物分子的示意图。
图5C是根据本发明的一个实施方案由图5B中的分子制成的、尽管是高分子量但却具有小域的高分子量嵌段共聚物材料的示意图。
发明内容
在本发明的一个实施方案中，提供了一种线性嵌段共聚物电解质。该嵌段共聚物是由多条分子量大于约100,000道尔顿的线性聚合物链制成的，并且每条链跨越多个连续的层状域。第一层状域包含多个分子量为约500-10,000道尔顿的第一线性聚合物嵌段和盐，是电解质材料的导电部分。第二层状域包含多个分子量为约500-10,000道尔顿的第二线性聚合物嵌段。第二层状域与第一层状域相邻，是电解质材料的结构部分。
在本发明的一个实施方案中，聚环氧乙烷(PEO)用作导电嵌段。PEO可由纯度为约98-99.5％的环氧乙烷合成。
在本发明的一个实施方案中，聚苯乙烯(PS)用作结构嵌段。PS可由纯度为约95-99.5％的苯乙烯合成。
在本发明的一个实施方案中，嵌段共聚物电解质在90℃下具有至少1×10-5Scm-1的离子电导率。
在本发明的另一实施方案中，提供了一种合成嵌段共聚物电解质的方法。该方法包括形成具有第一离子导电嵌段和第二结构嵌段的单个嵌段共聚物链。每个嵌段具有约250-10,000道尔顿的分子量。使单个嵌段共聚物链连接起来形成分子量大于约100,000道尔顿的较大嵌段共聚物分子。将盐如锂盐加入嵌段共聚物中。
具体实施方式
以用于锂电池的聚合物电解质为例阐述了优选的实施方案。然而，技术人员将很容易地领会到，本文所公开的材料和方法将可应用于许多其他需要固体聚合物离子导电的情况，特别是合成的容易程度至关重要的情况。
本文所引用的所有出版物均出于所有目的通过引用整体并入本文，犹如在此充分地描述。
本文给出的分子量是重均分子量。
现在将参照附图，其中相似的标号自始至终表示相似的部分。
有许多方法可用于合成嵌段共聚物电解质。一个实例是活性阴离子聚合。将导电聚合物嵌段的单体加入至结构聚合物嵌段分子的活性阴离子聚合混合物中。单体连接至结构聚合物分子的末端并长成长的嵌段共聚物链。在阴离子聚合中保持非常高的纯度是很重要的，因为杂质可能结合至链端从而阻止更多的单体与之连接。因此，在达到期望的分子量之前杂质可能使反应停止。若不存在显著的杂质，反应可进行至完成，之后用适当的试剂来终止。只有在非常可控的条件下才能发生期望的反应，这使得高分子量嵌段共聚物的工业合成变得困难并且成本高昂。
其他合成嵌段共聚物电解质的方法，如阳离子聚合、反应性共混以及受控自由基聚合，本身也很复杂，这也使得这样的生产过程很昂贵。此外，这些聚合技术本身可能将杂质引入系统中，这对聚合物并且/或者对最终应用可能具有不良影响。这些合成方法在杂质和获得高分子量聚合物的能力方面受到类似的限制。
图1A中示出了采用任意上述方法制备的嵌段共聚物电解质120的一个实例。嵌段共聚物电解质120具有提供机械强度的A嵌段和离子导电性的B嵌段。A嵌段和B嵌段的分子量通常在约50,000-500,000道尔顿，得到的嵌段共聚物的总分子量为约100,000-1,000,000道尔顿。如图1B所示，嵌段共聚物分子120可自组装形成域结构130。为清楚起见，将少数几个单个嵌段共聚物分子标记为120。因此，整体材料具有层状域结构，该层状域结构具有交替的A(结构)材料和B(导电)材料的域。域大小取决于A和B嵌段的分子量。
已经开发了一种新的合成高分子量嵌段共聚物电解质的方法。现在，使用比以前纯度更低的单体来合成高分子量嵌段共聚物是可能的。总分子量与域大小不再关联，使得独立调整域大小和长距离域排序以开发最优特性成为可能。这不仅对获得最大电导率的最优共聚物架构有意义，而且对这类优化的电解质材料的合成方法和最终成本有意义。此外，合成相对地不受在用于生长聚合物的起始单体中发现的小杂质的影响。已发现使用本文公开的方法和材料合成的嵌段共聚物电解质比以前使用同样不纯的低成本试剂制备的嵌段共聚物电解质具有更高的电导率和更好的树枝状物抑制作用。
在本发明的一个实施方案中，嵌段共聚物电解质的合成是两步法。在第一步中，制备小的二嵌段或三嵌段(或任意多嵌段)共聚物链。之后将这些链连接起来形成长的交替嵌段链。虽然嵌段的分子量小，但是长链的总分子量非常大。
根据本发明的一个实施方案，可参照图2A、2B和2C来理解具有小域大小的高分子量嵌段共聚物。图2A是采用本文所述的方法制备的嵌段共聚物分子210的示意图。分子210是非常小的嵌段共聚物链，其中嵌段A(结构的)在每一侧连接有较小嵌段B(导电的)。嵌段A具有约500-10,000道尔顿的分子量。每个较小的嵌段B具有约250-5,000道尔顿的分子量。如图2B所示，多个嵌段(例如超过5个)可连接起来以形成ABAB…顺序的嵌段共聚物分子220；较小的B嵌段彼此结合形成分子量与A嵌段相似的B嵌段。分子220的总分子量大于约100,000道尔顿。
如图2C所示，嵌段共聚物分子220可自组装形成域结构230。为清楚起见，将几个单个嵌段共聚物分子标记为220。因此，整体材料具有层状域结构，该层状域结构具有交替的A(结构)材料和B(导电)材料的域。域大小取决于A和B嵌段的分子量，而不依赖于整个链的分子量，产生比图1B所示的域大小小得多的域大小，而具有相似的或大得多的分子量。
图3A是根据本发明的一个实施方案采用本文所述的方法制备的嵌段共聚物分子310的示意图。分子310是嵌段A(结构的)连接至相似大小的嵌段B(导电的)而成的非常小的二嵌段共聚物链。嵌段A和嵌段B各自具有约500-10,000道尔顿的分子量。如图3B所示，多个嵌段(例如超过5个)可连接起来形成ABAB…顺序的、分子量大于约100,000的嵌段共聚物分子320。
如图3C所示，嵌段共聚物分子320可自组装形成域结构330。为清楚起见，将几个单个嵌段共聚物分子标记为320。因此，整体材料具有层状域结构，该层状域结构具有交替的A(结构)材料和B(导电)材料的域。域大小取决于A和B嵌段的分子量，而不依赖于整个链的分子量，因而产生比图1B所示的域大小小得多的域大小，而具有相似的或大得多的分子量。
图4A是根据本发明的一个实施方案采用本文所述的方法制备的嵌段共聚物分子410的示意图。分子410是嵌段A(结构的)连接至嵌段B(导电的)、嵌段B继而连接至嵌段C而成的非常小的嵌段共聚物链，嵌段C为材料提供了其他一些期望的性质，如交联、增强的极性或特异性的化学结合。嵌段A、嵌段B和嵌段C各自具有约500-10,000道尔顿的分子量。如图4B所示，多个嵌段(例如超过5个)可以以ABCBABCBA…的顺序连接起来形成分子量大于约100,000道尔顿的嵌段共聚物分子420。
如图4C所示，嵌段共聚物分子420可自组装形成域结构430。整体材料具有层状域结构，该层状域结构具有交替的A(结构)材料、B(导电)材料和C(其他期望的性质)材料的域。域大小取决于A、B和C嵌段的分子量，而不依赖于整个链的分子量，因此产生比图1B所示的域大小小得多的域大小，同时具有相似的或大得多的分子量。
图5A是根据本发明的一个实施方案使用本文所述的方法制备的嵌段共聚物分子510的示意图。分子510是嵌段B(导电的)在两侧分别连接至较小的嵌段A(结构的)和C(其他有用的性质)而成的非常小的嵌段共聚物链。嵌段B具有约500-10,000道尔顿的分子量。每个较小的嵌段A和C具有约250-5,000道尔顿的分子量。如图5B所示，多个嵌段(例如超过5个)可以以ABCBABCBA…的顺序连接起来。较小的A嵌段彼此结合形成分子量与B嵌段相似的A嵌段，并且较小的C嵌段彼此结合形成分子量与B嵌段相似的C嵌段。分子520的总分子量大于约100,000道尔顿。
如图5C所示，嵌段共聚物分子520可自组装形成域结构530。整体材料具有层状域结构，该层状域结构具有交替的A(结构)材料、B(导电)材料和C(其他有用的性质)材料的域。域大小取决于A、B和C嵌段的分子量，而不依赖于整个链的分子量，产生比图1B所示的域大小小得多的域大小，而具有相似的或大得多的分子量。
如图2C、3C、4C和5C所示的小域大小包含具有小域大小和较差长距离排列的大分子量嵌段共聚物电解质。该结构嵌段在电化学电池中提供了避免在相对于锂循环期间形成树枝状物的出色的保护，同时较差的长距离排列导致比以前报道的其他嵌段共聚物电解质更高的电导率。参见，例如，Singh等人,“Effect of Molecular Weight on theMechanical and Electrical Properties of Block Copolymer Electrolytes”,Macromolecules 2007,40,4578-4585。除了更高的电导率以外，由于对试剂纯度水平的要求不那么严格，这些材料可更容易地合成。
为了获得期望的电解质性质，为上述嵌段共聚物选择适当的聚合物是重要的。在一个实施方案中，导电聚合物(1)当与适当的盐如锂盐结合时，在电化学电池工作温度下，显示出至少10-5Scm-1的离子电导率；(2)对这类盐是化学稳定的；以及(3)在电化学电池工作温度下是热稳定的。在一个实施方案中，结构材料在电化学电池工作温度下具有超过1×105Pa的模量。在一个实施方案中，第三聚合物(1)是橡胶样的；并且(2)具有低于工作和加工温度的玻璃化转变温度。若所有材料都互不混溶，这将是有用的。
在本发明的一个实施方案中，导电嵌段可由线性或支化聚合物组成。可在导电相中使用的导电的线性或支化聚合物包括但不限于聚醚、聚胺、聚酰亚胺、聚酰胺、烷基碳酸酯、聚腈、聚磷酯(poly phosphorous ester)及其组合。导电的线性或支化聚合物还可与聚硅氧烷、聚膦嗪、聚烯烃和/或聚二烯组合使用形成导电相。
在另一示例性的实施方案中，导电嵌段是由具有主链和侧基的梳状(或支化)聚合物组成的。可用于这些聚合物的主链包括但不限于，聚硅氧烷、聚膦嗪、聚醚、聚二烯、聚烯烃、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯及其组合。可使用的侧基包括但不限于低聚醚、取代的低聚醚、腈基、砜、硫醇、聚醚、聚胺、聚酰亚胺、聚酰胺、烷基碳酸酯、聚腈、聚磷酯、其他极性基团及其组合。
对于可在嵌段共聚物电解质中使用的电解质盐没有特别限制。可以使用任何包括被认定为对于该应用而言是最理想的电荷载体的离子的电解质盐。使用在聚合物电解质中具有大解离常数的电解质盐尤其有用。
合适的实例包括碱金属盐，如Li盐。有用的Li盐的实例包括但不限于LiPF6、LiN(CF3SO2)2、Li(CF3SO2)3C、LiN(SO2CF2CF3)2、LiB(C2O4)2、Li2B12FxH12-x、Li2B12F12及其混合物。
在本发明的一个实施方案中，单离子导体可与电解质盐一起使用或代替电解质盐使用。单离子导体的实例包括但不限于磺酰胺盐、基于硼的盐和硫酸盐基团。
在本发明的一个实施方案中，结构嵌段可由以下聚合物构成，如聚苯乙烯、氢化聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚乙烯基吡啶、聚乙烯环己烷、聚酰亚胺、聚酰胺、聚丙烯、聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚)(PXE)、聚烯烃、聚(叔丁基乙烯基醚)、聚(甲基丙烯酸环己酯)、聚(环己基乙烯基醚)、聚(叔丁基乙烯基醚)、聚乙烯、诸如聚偏二氟乙烯的碳氟化合物，或包含苯乙烯、甲基丙烯酸酯或乙烯基吡啶的共聚物。
本文公开的嵌段共聚物电解质提供了超越以前的嵌段共聚物电解质的重要优点。所公开的嵌段共聚物电解质的合成比以前的嵌段共聚物更不易受到在常用于聚合物生长的单体中发现的小杂质的影响。该电解质还比以前用相似试剂制备的嵌段共聚物电解质具有更高的电导率和更好的树枝状物抑制作用。
在本发明的一个实施方案中，提供了一种合成具有小域的嵌段共聚物电解质的方法。该方法的步骤包括：a)形成分子量为约1000-20,000道尔顿的ABA型单个嵌段共聚物链；b)使ABA型单个嵌段共聚物链连接起来形成分子量大于约100,000道尔顿的ABABABA…型的较大分子；以及c)使该较大分子自组装形成层状域结构，其中每个大分子跨越多个域。
在本发明的另一实施方案中，提供了一种合成嵌段共聚物电解质的方法。该方法的步骤包括：a)形成具有第一离子导电嵌段和第二结构嵌段的单个嵌段共聚物链，其中每个嵌段具有约250-10,000道尔顿的分子量；b)使单个嵌段共聚物链连接起来形成分子量大于约100,000道尔顿的较大的嵌段共聚物分子；以及c)使该较大分子自组装形成层状域结构，其中每个大分子跨越多个域。在一些配置中，可向步骤a)中的单个嵌段共聚物链中加入第三嵌段，其中该第三嵌段具有期望的性质和约250-10,000道尔顿的分子量。
实施例
以下实施例提供了关于根据本发明的嵌段共聚物电解质的组成、制备和性能特征的详细说明。应当理解以下实施例仅是代表性的，本发明不受PEO-PS多嵌段合成这一描述中阐述的细节所限制。
THF纯化
首先将购自VWR的四氢呋喃(THF)在与真空管线连接的长颈烧瓶中通过在新鲜研磨的氢化钙上搅拌至少8小时来进行纯化。混合物用液氮冷冻，并且在由机械泵获得的真空环境(约3×10-3托)下进行脱气。将THF解冻，而后再冷冻和脱气两次。该过程确保从THF中去除大部分水和氧，而后可对THF进行安全蒸馏。在钠阶段使用干冰/异丙醇作为冷却剂，将THF从氢化钙蒸馏至金属钠上。蒸馏之后，将THF在钠上搅拌至少8小时，并在使用之前彻底脱气。
苯乙烯纯化
苯乙烯购自Aldrich，并且在使用之前储存于冷冻箱中。将苯乙烯连同二丁基镁(庚烷中，1.0M)以10:1的比例倒入烧瓶中，并将其连接至真空管线，在此进行脱气。而后混合物用液氮冷冻并在由机械泵获得的真空环境下脱气三次。将苯乙烯在二丁基镁上搅拌至少8小时，并且在使用之前彻底脱气。
环氧乙烷纯化
通过连接至24/40端口的调节器和塑料管将购自Praxair的环氧乙烷从气瓶中转移至真空管线。环氧乙烷在室温下是气体，而在大气压下在11℃时冷凝。使用干冰/异丙醇作为冷却剂将其冷凝至含有新鲜研磨的氢化钙的长颈烧瓶中。冷凝后，将环氧乙烷如上所述冷冻并进行脱气以消除任何空气。在包裹在干冰/异丙醇中的同时，将环氧乙烷在氢化钙上搅拌至少8小时。将甲苯和正丁基锂(n-BuLi)的溶液在手套箱中混合，并如上所述进行冷冻和脱气。而后利用干冰作为冷却剂，将环氧乙烷蒸馏至甲苯/n-BuLi纯化混合物中，以便为任何可能发生的环氧乙烷反应提供散热装置。而后在该纯化溶液中搅拌环氧乙烷至少8小时，并且在使用前脱气。
萘钾引发剂
通过称量6.4085g萘和2.93g钾(过量1.5倍)并将其一起加入500mL纯化的THF中来制备在THF中的萘钾(0.1M)。搅拌该溶液至少24小时。
合成：
为了制备具有约2,500g/mol的聚苯乙烯嵌段的聚合物，将125mL苯乙烯从纯化阶段蒸馏至有刻度的安瓿瓶内，而后进入含有THF的反应容器中，从而合成聚苯乙烯。当在真空管线上时，反应器用干冰/异丙醇冷却。随着氩气吹过反应器，加入9.25mL 0.1M的萘钾引发剂溶液引发反应。约1小时后，在反应完成时得到特有的红色“活性”聚合物混合物。在反应期间连续搅拌混合物以确保单体的均匀混合。之后在氩气流下打开反应器以采集苯乙烯聚合物样品进行凝胶渗透色谱(GPC)表征，以确保获得了期望的分子量。
一旦苯乙烯反应完成，并且分子量已得到证实，则将反应器在真空管线上进行脱气，并且将150mL纯化的环氧乙烷在干冰/异丙醇冷却剂下真空转移至反应器中。一旦转移完环氧乙烷，将反应器关闭并使其升至室温。当反应器到达室温后，将其在40℃下加热2天。
环氧乙烷在40℃下生长2天后，将反应器放入手套箱内，并加入18.5mL 0.5M的二溴二甲苯溶液。在40℃下搅拌1天时，反应将三嵌段共聚物连接起来形成如图2B所示的高分子量嵌段共聚物。
反应完成后，将溶液沉淀至己烷中，并真空干燥。一旦材料变干，就采集最终GPC样品以确定分子量，并使用质子核磁共振来确定总组成。
本文已经相当详细地描述了本发明，以向本领域技术人员提供应用该新原理以及根据需要构建和使用这类特定成分的相关信息。然而，应当理解，本发明可通过不同的设备、材料和电解质来实现，并且在不背离本发明本身范围的情况下，可实现对设备和操作程序的各种修改。

Claims (13)

1.一种嵌段共聚物电解质，其包含：
多条分子量大于100,000道尔顿的线性嵌段共聚物链，每条链跨越多个连续的层状域，其中：
第一层状域包含多个分子量为在500道尔顿和10,000道尔顿之间的第一线性聚合物嵌段和盐，该第一层状域形成电解质材料的导电部分；且
第二层状域包含多个分子量为在500道尔顿和10,000道尔顿之间的第二线性聚合物嵌段，该第二层状域与所述第一层状域相邻并形成电解质材料的结构部分；
其中所述嵌段共聚物链每一个包含超过5个的嵌段。
2.如权利要求1所述的嵌段共聚物电解质，其中所述第一线性聚合物嵌段包含选自由以下组成的组中的一种或更多种：聚醚、聚胺、聚酰亚胺、聚酰胺、烷基碳酸酯、聚腈、含氧基磷的聚合物，以及与聚硅氧烷、聚膦嗪和/或聚烯烃结合的线性或支化聚合物，及其组合。
3.如权利要求2所述的嵌段共聚物电解质，其中所述聚烯烃包括聚二烯。
4.如权利要求2所述的嵌段共聚物电解质，其中所述第一线性聚合物嵌段包含聚环氧乙烷。
5.如权利要求4所述的嵌段共聚物电解质，其中所述聚环氧乙烷由纯度为在98％和99.5％之间的环氧乙烷合成。
6.如权利要求1所述的嵌段共聚物电解质，其中所述第二线性聚合物嵌段包含选自由以下组成的组中的一种或更多种：聚甲基丙烯酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚)(PXE)、聚烯烃、碳氟化合物和包含苯乙烯、甲基丙烯酸酯或乙烯基吡啶的共聚物。
7.如权利要求1所述的嵌段共聚物电解质，其中所述第二线性聚合物嵌段包含选自由以下组成的组中的一种或更多种：聚苯乙烯、氢化聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚乙烯基吡啶、聚乙烯环己烷、聚丙烯、聚(叔丁基乙烯基醚)、聚(甲基丙烯酸环己酯)、聚(环己基乙烯基醚)、聚乙烯和聚偏二氟乙烯。
8.如权利要求7所述的嵌段共聚物电解质，其中所述第二线性聚合物嵌段包含聚苯乙烯。
9.如权利要求8所述的嵌段共聚物电解质，其中所述聚苯乙烯由纯度为在95％和99.5％之间的苯乙烯合成。
10.如权利要求1所述的嵌段共聚物电解质，其中所述嵌段共聚物电解质在90℃具有至少1×10-5Scm-1的离子电导率。
11.一种合成嵌段共聚物电解质的方法，其包括以下步骤：
a)形成分子量为在1,000道尔顿和20,000道尔顿之间的ABA型单个嵌段共聚物链；
b)使所述ABA型单个嵌段共聚物链连接起来形成分子量大于100,000道尔顿的ABABABA…型的较大分子；以及
c)使所述较大分子自组装形成层状域结构，其中所述大分子各自跨越多个域。
12.一种合成嵌段共聚物电解质的方法，其包括：
a)形成具有第一离子导电嵌段和第二结构嵌段的单个嵌段共聚物链，其中每个嵌段具有在250道尔顿和10,000道尔顿之间的分子量；
b)使所述单个嵌段共聚物链连接起来形成分子量大于100,000道尔顿的较大的嵌段共聚物分子；以及
c)使所述较大的嵌段共聚物分子自组装形成层状域结构，其中每个大分子跨越多个域。
13.如权利要求12所述的方法，进一步包括：
向步骤a)中的单个嵌段共聚物链中加入第三嵌段，其中所述第三嵌段具有在250道尔顿和10,000道尔顿之间的分子量。
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