CN112442172A - 一种聚合物基体、电解质及其制备方法、电池极片、锂离子电池 - Google Patents

一种聚合物基体、电解质及其制备方法、电池极片、锂离子电池 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种聚合物基体，所述聚合物基体的制备原料包括以下单体：单体A：聚醚多元胺和/或多胺基醚；单体B：多元有机酸，所述多元有机酸包括饱和脂肪族多元酸、不饱和脂肪族多元酸、芳香族多元酸和卤代有机多元酸中的一种或多种。本发明还提供了上述聚合物基体的制备方法、电解质及其制备方法、电池极片、锂离子电池。本发明提供的聚合物基体具有较好的电化学性能和力学性能。

Description

一种聚合物基体、电解质及其制备方法、电池极片、锂离子 电池
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种聚合物基体、电解质及其制备方法、电池极片、锂离子电池。
背景技术
锂离子电池因具有工作电压高、比能量大、无记忆效应、循环寿命长、自放电率低等优点，是各类电子产品的理想电源，也是未来电动汽车的理想轻型高能动力源。目前商业化锂离子电池存在着隔膜对电解液亲和性差，以及液态电解液泄漏爆炸等安全隐患。因此，增强隔膜和电解液的亲和性是目前研究的热点之一。而聚合物电解质实现了隔膜与电解质一体化，很好的避免了这一问题的发生，同时聚合物电解质可塑性强，便于电池形状设计及装配。可适应电子产品微型化、薄型化、轻型化的发展要求。
自1973年首次报道了聚氧化乙烯(PEO)-碱金属盐复合物具有高离子导电性以来，聚合物电解质得到了广泛的关注。固体聚合物电解质(SPE)由锂盐和聚合物两部分组成，相对于电解液，聚合物电解质具有高安全性，稳定性以及易成型加工的特点。最常用作聚合物电解质的基体为聚醚类，例如：聚氧化乙烯(PEO)、聚氧化丙烯(PPO)以及聚(氧化乙烯-氧化丙烯)(PEPO)，聚醚可提供足够高的给电子基团密度，又具有柔性聚醚链段，因此能够以笼囚效应有效的溶解阳离子。然而，由于PEO结晶度较高(70–85％)，使其室温电导率仅为10-8～10-6S/cm，同时降低了体系的弹性，难于商品化。PPO、PEPO与PEO类似，结晶度高阻碍锂离子的迁移，而且对锂盐的溶解度低，导致室温离子电导率低。
目前的研究以及技术主要集中在改变聚合物的结构来提高锂电池的离子电导率，现有研究采用接枝聚合物，主链为聚甲基丙烯酸酯(MMA)，侧链为不同链长度的聚醚链段(PEO)，发现离子电导率可提高至10-4～10-5S/cm。MMA单体作为内增塑剂，提高链的柔性和聚醚无定形区中自由链段的运动，增加PEO链间距，有利于锂离子的迁移。然而离子电导率的提高是通过降低聚合物的玻璃化转变温度(Tg)来降低聚合物的结晶度达到的，从而不可避免的会降低聚合物电解质的机械性能。
另一方面，为提高聚合物电解质的机械性能，现有研究将无机填料加入聚合物基体中形成的复合电解质体系来提高聚合物电解质的力学性能。构成此体系的无机填料可分为两类：一类是填料本身具备传输离子能力的活性添加剂(也称含锂化合物，如LiAg4I5、Li3N等)；另一类是本身不具备传输离子能力的惰性添加剂，如氧化物(TiO2、Al2O3、SiO2、MgO、ZrO2等)、铁电材料(LiNbO3、BaTiO3、PbTiO3等)、矿物材料(蒙脱土、分子筛等)等。然而填料含量过多时，相发生不连续以及产生稀释效果，电导率降低；并且需要严格控制填料离子的大小在纳米级，而纳米粒子容易发生团聚，导致分散不均匀，影响聚合物电解质的导电性以及稳定性。
随着对储能设备的容量的要求越来越高，对电解质的机械性能的要求也有所提高，这是因为在充放电循环过程中电极材料会发生不断的体积变化，而电解质需要足够高的机械强度来抵御电极的体积变化。聚合物电解质的现有技术存在的问题是机械性能与离子电导率不可兼得，有些固体聚合物电解质即使达到理想的机械强度，其离子电导率却只有10-5S/cm，为了提高离子电导率通常向聚合物电解质中添加小分子的添加剂以及电解液，但是这样做又会导致固体聚合物电解质的变形以及断裂，故需要制备兼具强的机械强度与高的离子电导率的电解质材料的新技术。
发明内容
针对现有固态电解质存在机械强度和离子电导率不能兼顾的问题，本发明提供了一种聚合物基体、电解质及其制备方法、电池极片、锂离子电池。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
一方面，本发明提供了一种聚合物基体，所述聚合物基体由单体聚合得到，所述单体包括：
单体A：聚醚多元胺和/或多胺基醚；
单体B：多元有机酸，所述多元有机酸包括饱和脂肪族多元酸、不饱和脂肪族多元酸、芳香族多元酸和卤代有机多元酸中的一种或多种。
可选的，所述单体A和所述单体B的摩尔比为1:1～1:10。
可选的，所述单体A包括聚氧化丙烯多元胺、聚氧化乙烯多元胺和氧化丙烯/氧化乙烯共聚物多元胺中的一种或多种，所述单体A的碳原子数量为4～300。
可选的，所述单体A包括单体A1和单体A2，所述单体A1为聚醚二胺和/或二胺基醚，所述单体A2为聚醚三胺，所述单体A1和所述单体A2的摩尔比为1:1～5:1。
可选的，所述单体A1包括以下化合物中的一种或多种：
Figure BDA0002186017650000031
其中，n1选自1～100，n2选自1～50，R1、R2、R3、R4各自独立地选自H或烷基。
可选的，所述单体A2包括以下化合物：
Figure BDA0002186017650000032
其中，x选自1～4，y选自1～4，z选自1～4，x+y+z＝6。。
可选的，所述单体B包括脂肪族二羧酸、邻位芳香族二羧酸、间位芳香族二羧酸和对位芳香族二羧酸中的一种或多种，所述脂肪族二羧酸的亚甲基数量为1～10个。
可选的，所述单体B包括以下化合物的一种或多种：
Figure BDA0002186017650000033
其中，n3选自1～8，n4选自1～2。
可选的，所述聚合物基体的分子量为6×105～2×106g/mol。
另一方面，本发明提供了一种电解质，包括如上所述的聚合物基体以及分散于所述聚合物基体中的锂盐。
可选的，所述聚合物基体中的氧原子数量和所述锂盐中锂离子的数量的比值范围为40:1～6:1。
可选的，所述电解质还包括纳米二氧化硅，所述纳米二氧化硅的添加质量为所述聚合物基体质量的5％～30％。
可选的，所述电解质还包括增塑剂，所述增塑剂的添加质量为所述聚合物基体质量的10％～30％，所述增塑剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸亚乙烯酯中的一种或多种。
另一方面，本发明还提供了如上所述的聚合物基体的制备方法，包括以下操作步骤：
将单体A和单体B进行混合加热，聚合反应得到聚合物基体，所述单体A选自聚醚多元胺和/或多胺基醚，所述单体B选自多元有机酸，所述多元有机酸包括饱和脂肪族多元酸、不饱和脂肪族多元酸、芳香族多元酸和卤代有机多元酸中的一种或多种。
可选的，所述单体A包括单体A1和单体A2，所述单体A1为聚醚二胺和/或二胺基醚，所述单体A2为聚醚三胺；
所述聚合反应操作包括：将单体A1和单体B混合，加热混合物至100℃～150℃，保持10～20min，生成聚合物前体；
将生成的聚合物前体与单体A2混合，加热混合物至100℃～150℃，保持10～20min，得到聚合物熔体，将聚合物熔体倾倒在玻璃片上，在真空箱中加热至150℃～200℃，保持24～48h，得到聚合物基体。
另一方面，本发明还提供了一种电解质的制备方法，包括以下操作步骤：
将聚合物基体与锂盐溶液接触吸附锂盐后干燥除去溶剂；
得到电解质，其中，所述聚合物基体由上述的聚合物基体制备方法制备得到。
另一方面，本发明还提供了一种电池极片，包括集流体以及附着在集流体上的电极材料，所述电极材料包括电极活性物质以及如上所述的聚合物基体。
另一方面，本发明还提供了一种锂离子电池，包括正极、负极以及如上所述的电解质，所述电解质位于所述正极和所述负极之间。
根据本发明提供的聚合物基体，以聚醚多元胺和/或多胺基醚作为单体A，以多元有机酸作为单体B进行交联聚合，得到的聚合物基体具有相互连接的共价键和物理氢键，其中共价键为单体A和单体B聚合形成的酰胺键(-CO-NH-)，物理氢键为-NH与聚醚上的氧原子之间络合得到，共价键在锂离子电池的电极膨胀造成的外力作用下保持稳定不断裂，提供聚合物基体抵抗外力所需的硬度，使其能够抵抗锂离子电池锂金属负极形成的锂枝晶，防止锂枝晶穿透聚合物基体造成内部短路；可逆的物理氢键的存在可提供聚合物基体的弹性，物理氢键在外力作用下断裂来耗散应力，且物理氢键耗散外力的同时不会牺牲共价键提供的硬度以及韧性，可防止聚合物基体断裂，去除外力后，物理氢键重新形成，随之形变恢复，可抵御锂离子电池在充放电过程中正负极材料体积的变化。
附图说明
图1是本发明实施例提供的聚醚二胺与脂肪族二羧酸反应流程图；
图2是本发明实施例提供的聚合物前体与聚醚三胺反应流程图；
图3是本发明实施例提供的聚合物电解质膜S1的红外光谱图；
图4是本发明实施例提供的聚合物电解质膜S1的热重分析曲线图；
图5是本发明实施例提供的聚合物基体、聚合物电解质膜S1和聚氧化乙烯的差热分析图；
图6是本发明实施例提供的聚合物电解质膜S1的应力应变曲线；
图7是本发明实施例提供的聚合物电解质膜S1的应变时间曲线；
图8是本发明实施例提供的聚合物电解质膜S1的SEM图；
图9是本发明实施例提供的复合正极片C1的SEM图；
图10是本发明实施例提供的聚合物电解质膜S1的电化学阻抗图谱；
图11是本发明实施例提供的聚合物电解质膜S1的离子电导率图谱；
图12是本发明实施例提供的聚合物电解质膜S1的循环伏安曲线图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明一实施例提供了一种聚合物基体，所述聚合物基体的制备原料包括以下单体：
单体A：聚醚多元胺和/或多胺基醚；
单体B：多元有机酸，所述多元有机酸包括饱和脂肪族多元酸、不饱和脂肪族多元酸、芳香族多元酸和卤代有机多元酸中的一种或多种。
所述聚合物基体中，以聚醚多元胺和/或多胺基醚作为单体A，以多元有机酸作为单体B进行交联聚合，得到的聚合物基体具有相互连接的共价键和物理氢键，其中共价键为单体A和单体B聚合形成的酰胺键(-CO-NH-)，物理氢键为-NH与聚醚上的氧原子之间络合得到，共价键在锂离子电池的电极膨胀造成的外力作用下保持稳定不断裂，提供聚合物基体抵抗外力所需的硬度，使其能够抵抗锂离子电池锂金属负极形成的锂枝晶，防止锂枝晶穿透聚合物基体造成内部短路；可逆的物理氢键的存在可提供聚合物基体的弹性，物理氢键在外力作用下断裂来耗散应力，且物理氢键耗散外力的同时不会牺牲共价键提供的硬度以及韧性，可防止聚合物基体断裂，去除外力后，物理氢键重新形成，随之形变恢复，可抵御锂离子电池在充放电过程中正负极材料体积的变化。
在一些实施例中，所述单体A和所述单体B的摩尔比为1:1～1:10，更优选为1:2。
在一些实施例中，所述单体A包括聚氧化丙烯多元胺、聚氧化乙烯多元胺和氧化丙烯/氧化乙烯共聚物多元胺中的一种或多种，所述单体A的碳原子数量为4～300。
聚醚多元胺中的聚醚链段形成无定型结构而非结晶相，其中醚氧官能团能够络合锂离子，可在很大程度上提高聚合物基体的离子电导率。
作为本发明的进一步改进，在一些实施例中，所述单体A包括单体A1和单体A2，所述单体A1为聚醚二胺和/或二胺基醚，所述单体A2为聚醚三胺，所述单体A1和所述单体A2的摩尔比为1:1～5:1。
聚醚二胺和/或二胺基醚在与多元有机酸的聚合过程中易于形成长链结构，用于提高聚合物基体的分子量，降低材料的模量并且提高应变能力，有效提升聚合物基体的抗拉伸能力。
聚醚三胺具有较高的官能度，用于实现聚合物基体整体的交联结构，进一步提高聚合物基体的弹性。
通过聚醚二胺和/或二胺基醚和聚醚三胺的配合，能够有效保证所述聚合物基体的机械强度和弹性。
具体的，在一些实施例中，所述单体A1包括以下化合物中的一种或多种：
Figure BDA0002186017650000071
其中，n1选自1～100，n2选自1～50，R1、R2、R3、R4各自独立地选自H或烷基。
更优选的，R1、R2、R3、R4各自独立地选自H或-CH3。
在一些实施例中，所述单体A2包括以下化合物：
Figure BDA0002186017650000072
其中，x选自1～4，y选自1～4，z选自1～4，x+y+z＝6。
需要说明的是，以上化合物1～3仅是实现本发明的部分实施例，本发明可采用的化合物包括但不限于此，不应理解在对本发明的限制。
在一些实施例中，所述单体B包括脂肪族二羧酸、邻位芳香族二羧酸、间位芳香族二羧酸和对位芳香族二羧酸中的一种或多种，所述脂肪族二羧酸的亚甲基数量为1～10个。
在优选的实施例中，所述单体B采用亚甲基数量1～10的脂肪族二羧酸。
具体的，在一些实施例中，所述单体B包括以下化合物的一种或多种：
Figure BDA0002186017650000073
Figure BDA0002186017650000081
其中，n3选自1～8，n4选自1～2。
需要说明的是，以上化合物4、5仅是实现本发明的部分实施例，本发明可采用的化合物包括但不限于此，不应理解在对本发明的限制。
本发明对聚合物基体的分子量大小没有特别的限定，为了使锂离子在聚合物基体中的室温离子电导率以及迁移数达到较高水平，在一优选的实施例中，所述聚合物基体的分子量为6×105～2×106g/mol。
本发明的另一实施例提供了一种电解质，包括如上所述的聚合物基体以及分散于所述聚合物基体中的锂盐。
相比于现有电解质，本发明提供的电解质具有以下优点：
第一，机械性能优异，原因是物理氢键交联结构可在施加压力的作用下消散来响应应变，而不会使共价键断裂造成材料的永久性变形，在外加压力消失后，氢键交联结构重新形成，材料的形状得以恢复。
第二，在提高电解质的机械性能的同时使离子电导率保持在较高水平，物理氢键和共价键复合的交联结构不依赖于玻璃化温度，降低所述聚合物基体的玻璃化温度可提高离子电导率，而并不影响所述的交联结构，故不影响所述交联结构带来的机械性能的提升。
在一些实施例中，所述锂盐包括六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、六氟硅酸锂、四苯基硼酸锂、氯化锂、溴化锂、氯铝酸锂及氟烃基磺酸锂、LiCH3SO3、LiN(SO2CF3)2和LiN(SO2C2F5)2中的一种或多种。
在更优选的实施例中，为了获得更高的室温离子电导率，所述锂盐优选为LiN(SO2C2F5)2或六氟磷酸锂。
在一些实施例中，所述聚合物基体中的氧原子数量和所述锂盐中锂离子的数量的比值范围为40:1～6:1。
由于所述聚合物基体中醚氧官能团能够络合锂离子，发明人通过大量实验发现，当所述聚合物基体中的氧原子数量和所述锂盐中锂离子的数量的比值范围落入上述范围中时，能够充分发挥醚氧官能团对锂离子的络合作用，从而使电解质的离子电导率达到最大值。在更优选的实施例中，所述聚合物基体中的氧原子数量和所述锂盐中锂离子的数量的比值范围为10:1～8:1。
在一些实施例中，所述电解质还包括无机纳米粒子，所述无机纳米粒子的添加质量为所述聚合物基体质量的5％～30％。
优选的，所述无机纳米粒子选自纳米二氧化硅。
在一些实施例中，所述电解质还包括增塑剂，所述增塑剂的添加质量为所述聚合物基体质量的10％～30％，所述增塑剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸亚乙烯酯中的一种或多种。
所述无机纳米粒子和所述增塑剂分散于所述聚合物基体中，在所述聚合物基体中添加无机纳米粒子和增塑剂有利于减少聚合物基体的的结晶区含量，提高离子导电率。同时，加入无机纳米粒子有利于提高所述电解质的机械强度。
在一些实施例中，所述电解质呈膜状，为了进一步优化电解质的厚度以达到最佳的力学强度避免电解质在填充导电时发生卷曲，以及达到高的离子电导率，所述电解质的厚度为100～500μm，更优选的，所述电解质的厚度为400μm。
本发明的另一实施例提供了如上所述的聚合物基体的制备方法，包括以下操作步骤：
将单体A和单体B进行混合加热，聚合反应得到聚合物基体，所述单体A选自聚醚多元胺和/或多胺基醚，所述单体B选自多元有机酸，所述多元有机酸包括饱和脂肪族多元酸、不饱和脂肪族多元酸、芳香族多元酸和卤代有机多元酸中的一种或多种。
在一些实施例中，所述单体A包括单体A1和单体A2，所述单体A1为聚醚二胺和/或二胺基醚，所述单体A2为聚醚三胺；
所述聚合反应操作包括：将单体A1和单体B混合，加热混合物至100℃～150℃，保持10～20min，生成聚合物前体；
将生成的聚合物前体与单体A2混合，加热混合物至100℃～150℃，保持10～20min，得到聚合物熔体，将聚合物熔体倾倒在玻璃片上，在真空箱中加热至150℃～200℃(150℃)，保持24～48h(保持过夜)，得到聚合物基体。
本发明另一实施例提供了一种电解质的制备方法，包括以下操作步骤：
将聚合物基体与锂盐溶液接触吸附锂盐后干燥除去溶剂；
得到电解质，其中，所述聚合物基体上述聚合物基体的制备方法制备得到。
在一些实施例中，在聚合物熔体的制备过程中还加入有无机纳米粒子。
具体的，在所述聚合物前体与所述单体A2的混合过程中同时加入所述纳米二氧化硅。
在一些实施例中，在“吸附锂盐后干燥除去溶剂”后，将聚合物膜转移至保护气氛中，加入增塑剂，溶胀至少2h，制备得到电解质。
本发明的另一实施例提供了一种电池极片，包括集流体以及附着在集流体上的电极材料，所述电极材料包括电极活性物质以及如上所述的聚合物基体。
具体的，所述电池极片为正极或负极。
所述正极包括正极集流体和负载在其上的正电极材料，所述正极集流体包括铝箔，本发明对正电极材料没有特别的限制，正电极材料包括正极活性物质、粘结剂以及导电剂。正极活性物质选自LiFePO4，LiMnO2，LiNiO2，LiCoO2，LiVPO4F，LiFeO2或三元体系。
所述负极包括负极集流体和负载在其上的负电极材料，所述负极集流体包括铜箔，本发明对负电极材料没有特别的限制，负电极材料包括负极活性物质、粘结剂以及导电剂。负极活性物质选自天然石墨、人造石墨、硬碳、软碳、钛酸锂等一种或多种混合物。
粘结剂选自聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、聚丙烯酸酯中的一种或多种。导电剂选自石墨、碳纤维、碳黑、金属粉末、金属氧化物和纤维中的一种或多种。
所述聚合物基体替换所述正极或所述负极中的全部或部分粘结剂使用。
所述聚合基体具有较好的离子电导率，能够有效降低所述电池极片的内阻，同时，由于聚合物基体具有较好的机械强度和弹性，能够适应所述电池极片在充放电过程中的体积变化，避免电极材料的脱落。
本发明的另一实施例提供了一种锂离子电池，包括正极、负极以及如上所述的电解质，所述电解质位于所述正极和所述负极之间。
本发明对包含所述弹性聚合物电解质的锂离子电池的制备方法没有特别的限定，可以采用以下方法制备，具体包括以下操作：
方法一：将聚合物基体的溶液涂覆在正极以及负极的表面，通过干燥去溶剂形成聚合物电解质膜，然后将涂覆有聚合物电解质膜的正极片与负极片卷绕或者叠置，制备成极芯，将其置于电池壳体中，密封，化成，封口，包装。
方法二：先将本发明提供的电解质制备聚合物电解质膜，然后将聚合物电解质膜附着在正极或者负极的表面，然后将正极与负极卷绕或者叠置，制备成极芯，将其置于电池壳体中，密封，化成，封口，包装。
方法三：将制备好的聚合物电解质添加到粘附有本发明所提供的电解质的正极与负极之间，然后将正极与负极卷绕或者叠置，制备成极芯，将其置于电池壳体中，密封，化成，封口，包装。所添加的聚合物电解质包括本发明提供的电解质，还包括其他聚合物电解质以及隔膜材料。所述封口和化成的操作采用本领域所公知的方法进行，不再赘述。
以下通过实施例对本发明进行进一步的说明。
实施例1
本实施例用于说明本发明公开的电解质、电池极片及其制备方法，包括如下操作步骤：
(1)弹性聚合物电解质膜的制备
按摩尔比例2:1混合上述化合物1所示的聚醚二胺(其中R1选自-CH3，n1＝3)(2.3mmol)和上述化合物4所示的脂肪族二羧酸(其中n3＝5)(4.6mmol)，在空气中加热混合物到150℃，保持10分钟，生成聚合物前体(如图1所示)。然后，生成的聚合物前体与2.3mmol上述化合物3所示的聚醚三胺(其中x+y+z＝6)混合，反应式如图2所示，同时加入粒径为14nm的SiO2，加热到150℃，搅拌，直至混合均匀，得到聚合物熔体。将聚合物熔体倾倒在玻璃片上，在真空箱里加热到150℃，过夜，从玻璃片上移除生成的聚合物基体，称重，浸润到锂盐的乙酸乙酯溶液中24小时，溶胀。溶胀后，在真空箱中60℃干燥聚合物基体，过夜，称重计算锂盐的量。制备的聚合物基体立即转移到充满氩气的手套箱中来避免从空气中吸收水分。在手套箱中，加入碳酸丙烯酯，聚合物基体溶胀至少两个小时并达到平衡，制备得到最终的聚合物电解质膜S1。
(2)弹性聚合物电解质复合电极的制备
取磷酸铁锂(LiFePO4)(35wt％)、单壁碳纳米管(5wt％)、制备得到的聚合物熔体以及N-甲基吡咯烷酮(NMP)(100μL/0.1g聚醚二胺)，混合均匀，将混合物倒到聚四氟乙烯的块状物上，真空，加热到150℃，过夜，得到复合正极片C1。
实施例2
本实施例用于说明本发明公开的电解质、电池极片及其制备方法，包括如下操作步骤：
(1)弹性聚合物电解质膜的制备
按摩尔比例2:1混合上述化合物1所示的聚醚二胺(其中R1选自-CH3，n1＝33)(2.3mmol)和上述化合物4所示的脂肪族二羧酸(其中n3＝5)(4.6mmol)，在空气中加热混合物到150°，保持10分钟，生成聚合物前体(如图1所示)。然后，生成的聚合物前体与2.3mmol上述化合物3所示的聚醚三胺(其中x+y+z＝6)混合，反应式如图2所示，同时加入粒径为14nm的SiO2，加热到150℃，搅拌，直至混合均匀，得到聚合物熔体。将预聚物熔体倾倒在玻璃片上，在真空箱里加热到150℃，过夜，从玻璃片上移除生成的聚合物基体，称重，浸润到锂盐的乙酸乙酯溶液中24小时，溶胀。溶胀后，在真空箱中60℃干燥聚合物基体，过夜，称重计算锂盐的量。制备的聚合物基体立即转移到充满氩气的手套箱中来避免从空气中吸收水分。在手套箱中，加入碳酸丙烯酯，聚合物基体溶胀至少两个小时并达到平衡，制备得到最终的聚合物电解质膜S2。
(2)弹性聚合物电解质复合电极的制备
取适量磷酸铁锂(LiFePO4)(35wt％)、单壁碳纳米管(5wt％)、制备得到的聚合物熔体、N-甲基吡咯烷酮(NMP)(100μL/0.1g聚醚二胺)，混合均匀，将混合物倒到聚四氟乙烯的块状物上，真空，加热到150℃，过夜，得到复合正极片C2。
实施例3
本实施例用于说明本发明公开的电解质、电池极片及其制备方法，包括如下操作步骤：
(1)弹性聚合物电解质膜的制备
按摩尔比例2:1混合上述化合物1所示的聚醚二胺(其中R1选自-CH3，n1＝68)(2.3mmol)和上述化合物4所示的脂肪族二羧酸(其中n3＝5)(4.6mmol)，在空气中加热混合物到150℃，保持10分钟，生成聚合物前体(如图1所示)。然后，生成的聚合物前体与2.3mmol上述化合物3所示的聚醚三胺(其中x+y+z＝6)混合，反应式如图2所示，同时加入粒径为14nm的SiO2，加热到150℃，搅拌，直至混合均匀，得到聚合物熔体。将聚合物熔体倾倒在玻璃片上，在真空箱里加热到150℃，过夜，从玻璃片上移除生成的聚合物基体，称重，浸润到锂盐的乙酸乙酯溶液中24小时，溶胀。溶胀后，在真空箱中60℃干燥聚合物基体，过夜，称重计算锂盐的量。制备的聚合物基体立即转移到充满氩气的手套箱中来避免从空气中吸收水分。在手套箱中，加入碳酸丙烯酯，聚合物基体溶胀至少两个小时并达到平衡，制备得到最终的聚合物电解质膜S3。
(2)弹性聚合物电解质复合电极的制备
取磷酸铁锂(LiFePO4)(35wt％)、单壁碳纳米管(5wt％)、制备得到的聚合物熔体以及N-甲基吡咯烷酮(NMP)(100μL/0.1g聚醚二胺)，混合均匀，将混合物倒到聚四氟乙烯的块状物上，真空，加热到150℃，过夜，得到复合正极片C3。
实施例4
本实施例用于说明本发明公开的电解质、电池极片及其制备方法，包括如下操作步骤：
(1)弹性聚合物电解质膜的制备
按摩尔比例2:1混合上述化合物1所示的聚醚二胺(其中R1选自H，n1＝3)(2.3mmol)和上述化合物4所示的脂肪族二羧酸(其中n3＝5)(4.6mmol)，在空气中加热混合物到150℃，保持10分钟，生成聚合物前体(如图1所示)。然后，生成的聚合物前体与2.3mmol上述化合物3所示的聚醚三胺(其中x+y+z＝6)混合，反应式如图2所示，同时加入粒径为14nm的SiO2，加热到150℃，搅拌，直至混合均匀，得到聚合物熔体。将聚合物熔体倾倒在玻璃片上，在真空箱里加热到150℃，过夜，从玻璃片上移除生成的聚合物基体，称重，浸润到锂盐的乙酸乙酯溶液中24小时，溶胀。溶胀后，在真空箱中60℃干燥聚合物基体，过夜，称重计算锂盐的量。制备的聚合物基体立即转移到充满氩气的手套箱中来避免从空气中吸收水分。在手套箱中，加入碳酸丙烯酯，聚合物基体溶胀至少两个小时并达到平衡，制备得到最终的聚合物电解质膜S4。
(2)弹性聚合物电解质复合电极的制备
取磷酸铁锂(LiFePO4)(35wt％)、单壁碳纳米管(5wt％)、制备得到的聚合物熔体以及N-甲基吡咯烷酮(NMP)(100μL/0.1g聚醚二胺)，混合均匀，将混合物倒到聚四氟乙烯的块状物上，真空，加热到150℃，过夜，得到复合正极片C4。
实施例5
本实施例用于说明本发明公开的电解质、电池极片及其制备方法，包括如下操作步骤：
(1)弹性聚合物电解质膜的制备
按摩尔比例2:1混合上述化合物1所示的聚醚二胺(其中R1选自H，n1＝33)(2.3mmol)和上述化合物4所示的脂肪族二羧酸(其中n3＝5)(4.6mmol)，在空气中加热混合物到150℃，保持10分钟，生成聚合物前体(如图1所示)。然后，生成的聚合物前体与2.3mmol上述化合物3所示的聚醚三胺(其中x+y+z＝6)混合，反应式如图2所示，同时加入粒径为14nm的SiO2，加热到150℃，搅拌，直至混合均匀，得到聚合物熔体。将聚合物熔体倾倒在玻璃片上，在真空箱里加热到150℃，过夜，从玻璃片上移除生成的聚合物基体，称重，浸润到锂盐的乙酸乙酯溶液中24小时，溶胀。溶胀后，在真空箱中60℃干燥聚合物基体，过夜，称重计算锂盐的量。制备的聚合物基体立即转移到充满氩气的手套箱中来避免从空气中吸收水分。在手套箱中，加入碳酸丙烯酯，聚合物基体溶胀至少两个小时并达到平衡，制备得到最终的聚合物电解质膜S5。
(2)弹性聚合物电解质复合电极的制备
取磷酸铁锂(LiFePO4)(35wt％)、单壁碳纳米管(5wt％)、制备得到的聚合物熔体以及N-甲基吡咯烷酮(NMP)(100μL/0.1g聚醚二胺)，混合均匀，将混合物倒到聚四氟乙烯的块状物上，真空，加热到150℃，过夜，得到复合正极片C5。
实施例6
本实施例用于说明本发明公开的电解质、电池极片及其制备方法，包括如下操作步骤：
(1)弹性聚合物电解质膜的制备
按摩尔比例2:1混合上述化合物1所示的聚醚二胺(其中R1选自H，n1＝5)(2.3mmol)和上述化合物4所示的脂肪族二羧酸(其中n3＝5)(4.6mmol)，在空气中加热混合物到150℃，保持10分钟，生成聚合物前体(如图1所示)。然后，生成的聚合物前体与2.3mmol上述化合物3所示的聚醚三胺(其中x+y+z＝6)混合，反应式如图2所示，同时加入粒径为14nm的SiO2，加热到150℃，搅拌，直至混合均匀，得到聚合物熔体。将聚合物熔体倾倒在玻璃片上，在真空箱里加热到150℃，过夜，从玻璃片上移除生成的聚合物基体，称重，浸润到锂盐的乙酸乙酯溶液中24小时，溶胀。溶胀后，在真空箱中60℃干燥聚合物基体，过夜，称重计算锂盐的量。制备的聚合物基体立即转移到充满氩气的手套箱中来避免从空气中吸收水分。在手套箱中，加入碳酸丙烯酯，聚合物基体溶胀至少两个小时并达到平衡，制备得到最终的聚合物电解质膜S6。
(2)弹性聚合物电解质复合电极的制备
取磷酸铁锂(LiFePO4)(35wt％)、单壁碳纳米管(5wt％)、制备得到的聚合物熔体以及N-甲基吡咯烷酮(NMP)(100μL/0.1g聚醚二胺)，混合均匀，将混合物倒到聚四氟乙烯的块状物上，真空，加热到150℃，过夜，得到复合正极片C6。
实施例7
本实施例用于说明本发明公开的电解质、电池极片及其制备方法，包括如下操作步骤：
(1)弹性聚合物电解质膜的制备
按摩尔比例2:1混合上述化合物1所示的聚醚二胺(其中R1选自-CH3，n1＝3)(2.3mmol)和上述化合物5所示的芳香族二羧酸(4.6mmol)，在空气中加热混合物到150℃，保持10分钟，生成聚合物前体。然后，生成的聚合物前体与2.3mmol上述化合物3所示的聚醚三胺(其中x+y+z＝6)混合，同时加入粒径为14nm的SiO2，加热到150℃，搅拌，直至混合均匀，得到聚合物熔体。将聚合物熔体倾倒在玻璃片上，在真空箱里加热到150℃，过夜，从玻璃片上移除生成的聚合物基体，称重，浸润到锂盐的乙酸乙酯溶液中24小时，溶胀。溶胀后，在真空箱中60℃干燥聚合物基体，过夜，称重计算锂盐的量。制备的聚合物基体立即转移到充满氩气的手套箱中来避免从空气中吸收水分。在手套箱中，加入碳酸丙烯酯，聚合物基体溶胀至少两个小时并达到平衡，制备得到最终的聚合物电解质膜S7。
(2)弹性聚合物电解质复合电极的制备
取磷酸铁锂(LiFePO4)(35wt％)、单壁碳纳米管(5wt％)、制备得到的聚合物熔体以及N-甲基吡咯烷酮(NMP)(100μL/0.1g聚醚二胺)，混合均匀，将混合物倒到聚四氟乙烯的块状物上，真空，加热到150℃，过夜，得到复合正极片C7。
实施例8
本实施例用于说明本发明公开的电解质、电池极片及其制备方法，包括如下操作步骤：
(1)弹性聚合物电解质膜的制备
按摩尔比例2:1混合上述化合物1所示的聚醚二胺(其中R1选自-CH3，n1＝33)(2.3mmol)和上述化合物5所示的芳香族二羧酸(4.6mmol)，在空气中加热混合物到150℃，保持10分钟，生成聚合物前体。然后，生成的聚合物前体与2.3mmol上述化合物3所示的聚醚三胺(其中x+y+z＝6)混合，同时加入粒径为14nm的SiO2，加热到150℃，搅拌，直至混合均匀，得到聚合物熔体。将聚合物熔体倾倒在玻璃片上，在真空箱里加热到150℃，过夜，从玻璃片上移除生成的聚合物基体，称重，浸润到锂盐的乙酸乙酯溶液中24小时，溶胀。溶胀后，在真空箱中60℃干燥聚合物基体，过夜，称重计算锂盐的量。制备的聚合物基体立即转移到充满氩气的手套箱中来避免从空气中吸收水分。在手套箱中，加入碳酸丙烯酯，聚合物基体溶胀至少两个小时并达到平衡，制备得到最终的聚合物电解质膜S8。
(2)弹性聚合物电解质复合电极的制备
取磷酸铁锂(LiFePO4)(35wt％)、单壁碳纳米管(5wt％)、制备得到的聚合物熔体以及N-甲基吡咯烷酮(NMP)(100μL/0.1g聚醚二胺)，混合均匀，将混合物倒到聚四氟乙烯的块状物上，真空，加热到150℃，过夜，得到复合正极片C8。
实施例9
本实施例用于说明本发明公开的电解质、电池极片及其制备方法，包括如下操作步骤：
(1)弹性聚合物电解质膜的制备
按摩尔比例2:1混合上述化合物1所示的聚醚二胺(其中R1选自-CH3，n1＝68)(2.3mmol)和上述化合物5所示的芳香族二羧酸(4.6mmol)，在空气中加热混合物到150℃，保持10分钟，生成聚合物前体。然后，生成的聚合物前体与2.3mmol上述化合物3所示的聚醚三胺(其中x+y+z＝6)混合，同时加入粒径为14nm的SiO2，加热到150℃，搅拌，直至混合均匀，得到聚合物熔体。将聚合物熔体倾倒在玻璃片上，在真空箱里加热到150℃，过夜，从玻璃片上移除生成的聚合物基体，称重，浸润到锂盐的乙酸乙酯溶液中24小时，溶胀。溶胀后，在真空箱中60℃干燥聚合物基体，过夜，称重计算锂盐的量。制备的聚合物基体立即转移到充满氩气的手套箱中来避免从空气中吸收水分。在手套箱中，加入碳酸丙烯酯，聚合物基体溶胀至少两个小时并达到平衡，制备得到最终的聚合物电解质膜S9。
(2)弹性聚合物电解质复合电极的制备
取磷酸铁锂(LiFePO4)(35wt％)、单壁碳纳米管(5wt％)、制备得到的聚合物熔体以及N-甲基吡咯烷酮(NMP)(100μL/0.1g聚醚二胺)，混合均匀，将混合物倒到聚四氟乙烯的块状物上，真空，加热到150℃，过夜，得到复合正极片C9。
实施例10
本实施例用于说明本发明公开的电解质、电池极片及其制备方法，包括如下操作步骤：
(1)弹性聚合物电解质膜的制备
按摩尔比例2:1混合上述化合物1所示的聚醚二胺(其中R1选自H，n1＝3)(2.3mmol)和上述化合物5所示的芳香族二羧酸(4.6mmol)，在空气中加热混合物到150℃，保持10分钟，生成聚合物前体。然后，生成的聚合物前体与2.3mmol上述化合物3所示的聚醚三胺(其中x+y+z＝6)混合，同时加入粒径为14nm的SiO2，加热到150℃，搅拌，直至混合均匀，得到聚合物熔体。将聚合物熔体倾倒在玻璃片上，在真空箱里加热到150℃，过夜，从玻璃片上移除生成的聚合物基体，称重，浸润到锂盐的乙酸乙酯溶液中24小时，溶胀。溶胀后，在真空箱中60℃干燥聚合物基体，过夜，称重计算锂盐的量。制备的聚合物基体立即转移到充满氩气的手套箱中来避免从空气中吸收水分。在手套箱中，加入碳酸丙烯酯，聚合物基体溶胀至少两个小时并达到平衡，制备得到最终的聚合物电解质膜S10。
(2)弹性聚合物电解质复合电极的制备
取磷酸铁锂(LiFePO4)(35wt％)、单壁碳纳米管(5wt％)、制备得到的聚合物熔体以及N-甲基吡咯烷酮(NMP)(100μL/0.1g聚醚二胺)，混合均匀，将混合物倒到聚四氟乙烯的块状物上，真空，加热到150℃，过夜，得到复合正极片C10。
实施例11
本实施例用于说明本发明公开的电解质、电池极片及其制备方法，包括如下操作步骤：
(1)弹性聚合物电解质膜的制备
按摩尔比例2:1混合上述化合物1所示的聚醚二胺(其中R1选自H，n1＝33)(2.3mmol)和上述化合物5所示的芳香族二羧酸(4.6mmol)，在空气中加热混合物到150℃，保持10分钟，生成聚合物前体。然后，生成的聚合物前体与2.3mmol上述化合物3所示的聚醚三胺(其中x+y+z＝6)混合，同时加入粒径为14nm的SiO2，加热到150℃，搅拌，直至混合均匀，得到聚合物熔体。将聚合物熔体倾倒在玻璃片上，在真空箱里加热到150℃，过夜，从玻璃片上移除生成的聚合物基体，称重，浸润到锂盐的乙酸乙酯溶液中24小时，溶胀。溶胀后，在真空箱中60℃干燥聚合物基体，过夜，称重计算锂盐的量。制备的聚合物基体立即转移到充满氩气的手套箱中来避免从空气中吸收水分。在手套箱中，加入碳酸丙烯酯，聚合物基体溶胀至少两个小时并达到平衡，制备得到最终的聚合物电解质膜S11。
(2)弹性聚合物电解质复合电极的制备
取磷酸铁锂(LiFePO4)(35wt％)、单壁碳纳米管(5wt％)、制备得到的聚合物熔体以及N-甲基吡咯烷酮(NMP)(100μL/0.1g聚醚二胺)，混合均匀，将混合物倒到聚四氟乙烯的块状物上，真空，加热到150℃，过夜，得到复合正极片C11。
实施例12
本实施例用于说明本发明公开的电解质、电池极片及其制备方法，包括如下操作步骤：
(1)弹性聚合物电解质膜的制备
按摩尔比例2:1混合上述化合物1所示的聚醚二胺(其中R1选自H，n1＝68)(2.3mmol)和上述化合物5所示的芳香族二羧酸(4.6mmol)，在空气中加热混合物到150℃，保持10分钟，生成聚合物前体。然后，生成的聚合物前体与2.3mmol上述化合物3所示的聚醚三胺(其中x+y+z＝6)混合，同时加入粒径为14nm的SiO2，加热到150℃，搅拌，直至混合均匀，得到聚合物熔体。将聚合物熔体倾倒在玻璃片上，在真空箱里加热到150℃，过夜，从玻璃片上移除生成的聚合物基体，称重，浸润到锂盐的乙酸乙酯溶液中24小时，溶胀。溶胀后，在真空箱中60℃干燥聚合物基体，过夜，称重计算锂盐的量。制备的聚合物基体立即转移到充满氩气的手套箱中来避免从空气中吸收水分。在手套箱中，加入碳酸丙烯酯，聚合物基体溶胀至少两个小时并达到平衡，制备得到最终的聚合物电解质膜S1。
(2)弹性聚合物电解质复合电极的制备
取磷酸铁锂(LiFePO4)(35wt％)、单壁碳纳米管(5wt％)、制备得到的聚合物熔体以及N-甲基吡咯烷酮(NMP)(100μL/0.1g聚醚二胺)，混合均匀，将混合物倒到聚四氟乙烯的块状物上，真空，加热到150℃，过夜，得到复合正极片C1。
实施例13
本实施例用于说明本发明公开的电解质、电池极片及其制备方法，包括如下操作步骤：
(1)弹性聚合物电解质膜的制备
按摩尔比例1:1混合上述化合物1所示的聚醚二胺(其中R1选自-CH3，n1＝3)(4.6mmol)和上述化合物4所示的脂肪族二羧酸(其中n3＝5)(4.6mmol)，在空气中加热混合物到150℃，保持10分钟，同时加入粒径为14nm的SiO2，加热到150℃，搅拌，直至混合均匀，得到聚合物熔体。将聚合物熔体倾倒在玻璃片上，在真空箱里加热到150℃，过夜，从玻璃片上移除生成的聚合物基体，称重，浸润到锂盐的乙酸乙酯溶液中24小时，溶胀。溶胀后，在真空箱中60℃干燥聚合物基体，过夜，称重计算锂盐的量。制备的聚合物基体立即转移到充满氩气的手套箱中来避免从空气中吸收水分。在手套箱中，加入碳酸丙烯酯，聚合物基体溶胀至少两个小时并达到平衡，制备得到最终的聚合物电解质膜S13。
(2)弹性聚合物电解质复合电极的制备
取磷酸铁锂(LiFePO4)(35wt％)、单壁碳纳米管(5wt％)、制备得到的聚合物熔体以及N-甲基吡咯烷酮(NMP)(100μL/0.1g聚醚二胺)，混合均匀，将混合物倒到聚四氟乙烯的块状物上，真空，加热到150℃，过夜，得到复合正极片C13。
实施例14
本实施例用于说明本发明公开的电解质、电池极片及其制备方法，包括如下操作步骤：
(1)弹性聚合物电解质膜的制备
按摩尔比例1:1混合上述化合物3所示的聚醚三胺(其中x+y+z＝6)(4.6mmol)和上述化合物4所示的脂肪族二羧酸(其中n3＝5)(4.6mmol)，在空气中加热混合物到150℃，保持10分钟，同时加入粒径为14nm的SiO2，加热到150℃，搅拌，直至混合均匀，得到聚合物熔体。将聚合物熔体倾倒在玻璃片上，在真空箱里加热到150℃，过夜，从玻璃片上移除生成的聚合物基体，称重，浸润到锂盐的乙酸乙酯溶液中24小时，溶胀。溶胀后，在真空箱中60℃干燥聚合物基体，过夜，称重计算锂盐的量。制备的聚合物基体立即转移到充满氩气的手套箱中来避免从空气中吸收水分。在手套箱中，加入碳酸丙烯酯，聚合物基体溶胀至少两个小时并达到平衡，制备得到最终的聚合物电解质膜S14。
(2)弹性聚合物电解质复合电极的制备
取磷酸铁锂(LiFePO4)(35wt％)、单壁碳纳米管(5wt％)、制备得到的聚合物熔体以及N-甲基吡咯烷酮(NMP)(100μL/0.1g聚醚二胺)，混合均匀，将混合物倒到聚四氟乙烯的块状物上，真空，加热到150℃，过夜，得到复合正极片C14。
对比例1
本对比例用于对比说明本发明公开的电解质及其制备方法，包括如下操作步骤：
取0.683g锂盐(LiTFSI)和1g聚氧化乙烯(PEO)(分子量为400000g/mol)，加入到适量无水乙腈中，室温搅拌24h后，在聚四氟乙烯中浇铸成膜，再在50℃下真空干燥48h得到聚合物电解质膜RS1。
性能测试
对上述实施例1～14以及对比例1制备得到的聚合物电解质膜和电池极片进行以下测试：
对聚合物电解质膜S1进行红外光谱分析，采用测试仪器Nicolet iS50 FT/IR分光仪，仪器具有金刚石衰减全反射附件。测试结果如图3所示。
对聚合物电解质膜S1-S14和RS1进行热重分析，采用仪器TAG-SDTA851，温升速率为20℃/min，在氮气氛围下升高到600℃。数据填入表1中，聚合物电解质膜S1测试结果如图4所示。
对聚氧化乙烯、实施例1中的聚合物基体、聚合物电解质膜S1进行结晶度与玻璃化转变温度测试，采用差分扫描量热仪(DSC-Q2000)，采用铟标准物校正，样品重量为8～10mg，温度范围为-70～150℃，加热和冷却速率均为10℃/min。记录结晶度和玻璃化转变温度，差热分析图如图5所示。
对聚合物电解质膜S1-S14和RS1进行抗拉强度、断裂伸长率和应变回复率测试，采用拉伸和压缩试验设备Instron 5565，仪器的应变速率为100％/min。数据填入表1，聚合物电解质膜S1的测试结果如图6和图7所示。
对聚合物电解质膜S1和复合正极片C1进行形貌表征和分析，采用扫描电子显微镜(FEI SL30Sirion SEM)，聚合物电解质膜S1测试结果如图8所示，复合正极片C1测试结果如图9所示，磷酸铁锂(LFP)颗粒均匀的分散在实施例1所制备的弹性聚合物基体中，碳纳米管起到了各组分间的连接作用，形成可导电体系，使复合电极具有良好的导电率。
对聚合物电解质膜S1-S14和RS1进行电化学阻抗测试，测试频率为1MHz到100mHz，采用恒温恒湿箱调节温度，温度变化范围时候20～80℃，扰动信号为50mV，数据填入表1，聚合物电解质膜S1的测试结果如图10所示。
对聚合物电解质膜S1-S14和RS1进行电导率测试，将聚合物电解质膜S1-S14和RS1裁成面积为2cm2厚度为0.4mm的薄膜，在手套里将这些聚合物电解质膜夹在平行的两个不锈钢片之间组装成2032扣式电池，电池模型为”不锈钢片|聚合物电解质膜|不锈钢片“，采用上海辰华仪器公司的CHI660B型电化学工作站，测试频率范围为1～100kHz，温度为-20℃、-15℃、20℃、50℃、80℃、110℃，聚合物电解质的本体电阻(Rh)即为Nyquist曲线与实轴的交点，依据式σ＝I/(A·Rh)计算离子电导率，其中σ为离子电导率，I为弹性聚合物电解质膜的厚度，A为弹性聚合物电解质膜与电极的接触面积，数据填入表1，聚合物电解质膜S1的测试结果如图11所示。
对聚合物电解质膜S1-S14和RS1进行电化学稳定性测试，将聚合物电解质膜S1-S14和RS1在充满氩气的手套箱里组装成2032扣式电池，电池模型为”锂金属片|聚合物电解质膜|不锈钢片“，采用循环伏安法，电压扫描从开路电压降到-0.7V，再上升到5.5V，速率为1mV/s。数据填入表1，聚合物电解质膜S1的测试结果如图12所示。
表1
Figure BDA0002186017650000221
由表1的测试结果可知，相比于传统电解质，采用本发明提供的聚合物基体制备得到的电解质具有更优的离子电导率以及更低的电化学阻抗，具有优异的电化性能，同时在断裂伸长率、抗拉强度和应变恢复率等力学性能上均优于传统电解质，能够有效提高锂离子电池的安全性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种聚合物基体，其特征在于，所述聚合物基体由单体聚合得到，所述单体包括：
单体A：聚醚多元胺和/或多胺基醚；
单体B：多元有机酸，所述多元有机酸包括饱和脂肪族多元酸、不饱和脂肪族多元酸、芳香族多元酸和卤代有机多元酸中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的聚合物基体，其特征在于，所述单体A和所述单体B的摩尔比为1:1～1:10。
3.根据权利要求1所述的聚合物基体，其特征在于，所述单体A包括聚氧化丙烯多元胺、聚氧化乙烯多元胺和氧化丙烯/氧化乙烯共聚物多元胺中的一种或多种，所述单体A的碳原子数量为4～300。
4.根据权利要求1所述的聚合物基体，其特征在于，所述单体A包括单体A1和单体A2，所述单体A1为聚醚二胺和/或二胺基醚，所述单体A2为聚醚三胺，所述单体A1和所述单体A2的摩尔比为1:1～5:1。
5.根据权利要求4所述的聚合物基体，其特征在于，所述单体A1包括以下化合物中的一种或多种：
Figure FDA0002186017640000011
其中，n1选自1～100，n2选自1～50，R1、R2、R3、R4各自独立地选自H或烷基。
6.根据权利要求4所述的聚合物基体，其特征在于，所述单体A2包括以下化合物：
Figure FDA0002186017640000021
其中，x选自1～4，y选自1～4，z选自1～4，x+y+z＝6。
7.根据权利要求1所述的聚合物基体，其特征在于，所述单体B包括脂肪族二羧酸、邻位芳香族二羧酸、间位芳香族二羧酸和对位芳香族二羧酸中的一种或多种，所述脂肪族二羧酸的亚甲基数量为1～10个。
8.根据权利要求7所述的聚合物基体，其特征在于，所述单体B包括以下化合物的一种或多种：
Figure FDA0002186017640000022
其中，n3选自1～8，n4选自1～2。
9.根据权利要求1所述的聚合物基体，其特征在于，所述聚合物基体的分子量为6×105～2×106g/mol。
10.一种电解质，其特征在于，包括如权利要求1～9任意一项所述的聚合物基体以及分散于所述聚合物基体中的锂盐。
11.根据权利要求10所述的电解质，其特征在于，所述聚合物基体中的氧原子数量和所述锂盐中锂离子的数量的比值范围为40:1～6:1。
12.根据权利要求10所述的电解质，其特征在于，所述电解质还包括无机纳米粒子，所述无机纳米粒子的添加质量为所述聚合物基体质量的5％～30％。
13.根据权利要求10所述的电解质，其特征在于，所述电解质还包括增塑剂，所述增塑剂的添加质量为所述聚合物基体质量的10％～30％，所述增塑剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸亚乙烯酯中的一种或多种。
14.如权利要求1～9任意一项所述的聚合物基体的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
将单体A和单体B进行混合加热，聚合反应得到聚合物基体，所述单体A选自聚醚多元胺和/或多胺基醚，所述单体B选自多元有机酸，所述多元有机酸包括饱和脂肪族多元酸、不饱和脂肪族多元酸、芳香族多元酸和卤代有机多元酸中的一种或多种。
15.根据权利要求14所述的聚合物基体的制备方法，其特征在于，所述单体A包括单体A1和单体A2，所述单体A1为聚醚二胺和/或二胺基醚，所述单体A2为聚醚三胺；
所述聚合反应操作包括：将单体A1和单体B混合，加热混合物至100℃～150℃，保持10～20min，生成聚合物前体；
将生成的聚合物前体与单体A2混合，加热混合物至100℃～150℃，保持10～20min，得到聚合物熔体，将聚合物熔体倾倒在玻璃片上，在真空箱中加热至150℃～200℃，保持24～48h，得到聚合物基体。
16.一种电解质的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
将聚合物基体与锂盐溶液接触吸附锂盐后干燥除去溶剂；
得到电解质，其中，所述聚合物基体由权利要求14或15所述的制备方法制备得到。
17.一种电池极片，其特征在于，包括集流体以及附着在集流体上的电极材料，所述电极材料包括电极活性物质以及如权利要求1～9任意一项所述的聚合物基体。
18.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极、负极以及如权利要求10～13任意一项所述的电解质，所述电解质位于所述正极和所述负极之间。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113363574A (zh) * 2021-06-21 2021-09-07 广东工业大学 一种聚合物电解质及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101735589A (zh) * 2008-11-27 2010-06-16 比亚迪股份有限公司 聚合物电解质及其制备方法和包括该聚合物电解质的电池
CN105017171A (zh) * 2015-07-13 2015-11-04 哈尔滨工业大学 苯并噁唑二胺及其共聚酰胺电解质的制备方法和应用
CN110003399A (zh) * 2019-03-06 2019-07-12 南开大学 一种单离子导电聚合物电解质膜的制备及应用
CN110071326A (zh) * 2018-01-23 2019-07-30 三星电子株式会社 能拉伸的聚合物电解质、电极和共聚物、电化学装置和制备能拉伸的共聚物的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101735589A (zh) * 2008-11-27 2010-06-16 比亚迪股份有限公司 聚合物电解质及其制备方法和包括该聚合物电解质的电池
CN105017171A (zh) * 2015-07-13 2015-11-04 哈尔滨工业大学 苯并噁唑二胺及其共聚酰胺电解质的制备方法和应用
CN110071326A (zh) * 2018-01-23 2019-07-30 三星电子株式会社 能拉伸的聚合物电解质、电极和共聚物、电化学装置和制备能拉伸的共聚物的方法
CN110003399A (zh) * 2019-03-06 2019-07-12 南开大学 一种单离子导电聚合物电解质膜的制备及应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HUNTSMAN: "The JEFFAMINE® Polyetheramines", 《HUNTSMAN》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113363574A (zh) * 2021-06-21 2021-09-07 广东工业大学 一种聚合物电解质及其制备方法

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