CN114373990A - 一种具有气相阻燃功能的聚合物电解质以及一种电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有气相阻燃功能的聚合物电解质以及一种电池，所述聚合物电解质的基质由具有气相阻燃功能的不燃性或阻燃性物质的单体均聚或者与第一单体共聚形成。在高温条件(120‑300℃)下会快速发生缩合反应，产生大量不燃性或阻燃性挥发物，从而将可燃气的浓度降到燃烧下限以下；同时稀释燃烧区内氧气的浓度，阻止燃烧的继续进行。聚合物基质间的缩合反应为吸热反应，同时形成的热固性高密度交联聚合物网络具有隔绝热和氧气功能，协同抑制了燃烧。该聚合物电解质还具有除水、除酸的功能，优异的氧化稳定性以及高的弹性。由该聚合物电解质组装的二次电池可有效避免极端条件下电池的喷射起火和爆炸，大幅度提升电池的安全性，具有重要的应用价值。

Description

一种具有气相阻燃功能的聚合物电解质以及一种电池
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种具有气相阻燃功能的聚合物电解质以及一种电池。
背景技术
目前，商业化的锂离子电池由于采用易挥发、易燃、易爆的碳酸酯类电解液，在电池被挤压、过充、穿刺等非正常使用情况下易发生燃烧、爆炸等安全事故。为了解决这一安全问题，发展阻燃聚合物电解质是一种有效的解决方案。目前发展的阻燃聚合物电解质基质主要包括聚磷酸酯(例如中国发明专利CN 106832259 B)、含氟聚合物(例如中国发明专利CN 111224156 B)以及聚苯并恶嗪等。具体来说，中国发明专利CN 106832259 B公开了一种分子中含有联苯环和菲环结构的聚合型磷酸酯，相对于常规的聚磷酸酯化学和热稳定性有明显提高，且解决了小分子磷酸酯类阻燃剂阻燃效率低的问题；而中国发明专利CN111224156 B公开的一种半互穿网络阻燃聚合物，其所含的阻燃物质主要是含氟有机试剂，包括聚氟代碳酸丙烯酯等，采用原位固化方法，聚合而成的交联网络聚合物和聚合物自身的阻燃性可实现一定的阻燃效果。
然而，以上阻燃聚合物电解质虽然本征具有一定的阻燃性，但是在极端条件(例如过热、针刺等引起电池破裂时)下并不能有效避免电池的燃烧事故。据文献报道(Joule2020,4,743)，在极端条件下，碳酸酯溶剂等挥发形成的可燃气会从电池破裂处高速喷射而出，产生剧烈的喷射状火焰。也就是说，电池燃烧主要是碳酸酯溶剂等挥发形成的可燃气的气相燃烧。在这种条件下，现有技术公开的阻燃聚合物电解质基质不能有效产生阻燃性挥发物(如阻燃性气体等)，进而难以发挥气相阻燃功能。
因此，现有技术还有待改进。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有气相阻燃功能的聚合物电解质以及一种电池，旨在解决现有技术中阻燃聚合物电解质基质不能有效产生阻燃性挥发物，难以发挥气相阻燃功能的问题。
本发明的技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种具有气相阻燃功能的聚合物电解质，其中，聚合物基质由具有气相阻燃功能的不燃性或阻燃性物质的单体均聚或者与第一单体共聚形成；所述不燃性或阻燃性物质的单体结构通式为：
Figure BDA0003440680080000021
其中，R1选自H、CN、卤素或甲基中的一种；W选自O、S或NH中的一种；n的值取自1-6的正整数；X选自C或S中的一种；Y选自O或S中的一种；R2选自单卤代或多卤代苯氧基、单卤代或多卤代萘氧基、单三氟甲基或多三氟甲基苯氧基、单羟基或多羟基取代苯氧基、多卤代烷硫基、烷基硅硫基、
Figure BDA0003440680080000022
Figure BDA0003440680080000023
Figure BDA0003440680080000024
中的一种；R’选自含有卤素、醚、硫醚、胺、酯、酰胺或碳酸酯官能团的C原子数1-10的烷基。
所述的具有气相阻燃功能的聚合物电解质，其中，所述第一单体包括N-单取代丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯酰胺、氰基丙烯酸酯、聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、聚四氢呋喃二甲基丙烯酸酯、丙烯酸酐、
Figure BDA0003440680080000031
Figure BDA0003440680080000032
中的一种或多种；其中，B选自O或NH中的一种，D选自H、F或甲基中的一种，C-选自PF6ˉ，v的值取自1-4的正整数。
所述的具有气相阻燃功能的聚合物电解质，其中，所述具有气相阻燃功能的不燃性或阻燃性物质的单体在电解质中的质量占比为0.2-98％。
第二方面，本发明还提供一种具有气相阻燃功能的聚合物电解质的应用，其中，将如上任一所述的具有气相阻燃功能的聚合物电解质应用于锂离子电池、钠离子电池、锂金属电池、钠金属电池、锂硫电池或者钠硫电池。
第三方面，本发明还提供一种电池，其中，包括聚合物电解质、正极、负极以及隔膜；所述聚合物电解质包含如上所述的具有气相阻燃功能的不燃性或阻燃性物质的单体。
所述的电池，其中，所述聚合物电解质还包含锂盐或钠盐、添加剂；所述锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、二草酸硼酸锂、草酸二氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、二氟磷酸锂或4，5-二氰基-2-三氟甲基咪唑锂中的一种或多种；所述钠盐包括高氯酸钠、六氟磷酸钠、NaTFSI或NaFSI中的一种或多种；所述添加剂包括乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、1,3-丙烷磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯、硫酸乙烯酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、磷酸三烯丙酯、磷酸三炔丙酯、乙氧基五氟环三磷腈、六氟环三磷腈、丁二腈、乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2、MgO、硫化物电解质或氧化物电解质中一种或多种。
所述的电池，其中，所述正极的原料包括70-99wt％第一正极活性物质、0.5-15wt％导电剂以及0.5-15wt％粘结剂，所述负极的原料包括70-99wt％第一负极活性物质、0.5-15wt％导电剂以及0.5-15wt％粘结剂。
所述的电池，其中，所述第一正极活性物质包括钴酸锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料、有机共轭材料、硫、磷酸铁锂、NaMnPO4、NaFePO4或NaxMO4中的至少一种，M选自Co、Mn、V或Fe；所述第一负极活性物质包括人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳、硅基材料、锂金属及其合金、钠金属及其合金、钛酸钠、钛酸锂、二硫化钼、氧化锑、石墨-硅复合材料、二维金属碳化物或二维金属氮化物中的至少一种；所述导电剂包括导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、导电碳纤维、碳纳米管、金属粉或碳纤维中的至少一种；所述粘结剂包括羧甲基纤维素钠、丁苯胶乳、聚四氟乙烯或聚氧化乙烯中的至少一种。
第四方面，本发明还提供一种如上任一所述的电池的制备方法，其中，包括步骤：
制备正极片：将第一正极活性物质、导电剂和粘结剂按比例混合后配置成正极活性材料层浆料；用涂布机将所述正极活性材料层浆料涂布到正极集流体上，经烘干、辊压后得到正极片；
制备负极片：将第一负极活性物质、导电剂和粘结剂按比例混合后配置成负极活性材料层浆料；用涂布机将所述负极活性材料层浆料涂布到负极集流体上，经干燥、辊压后得到负极片；
组装电芯：将制备得到的正极片、负极片与隔膜一起叠片形成叠芯，经包装、烘烤后注入聚合物电解质，热压化成得到电芯。
所述的电池的制备方法，其中，所述聚合物电解质通过将电解质前体溶液以及自由基引发剂注入到已组装好的电芯中，之后通过原位聚合制备而成；或者将聚合物单体预先聚合，然后涂覆在正极或负极表面制备而成。
有益效果：本发明提供了一种具有气相阻燃功能的聚合物电解质以及一种电池，所述聚合物电解质的基质由具有气相阻燃功能的不燃性或阻燃性物质的单体均聚或者与其它单体共聚形成。在高温条件(120-300℃)下会快速发生缩合反应，产生大量的不燃性或阻燃性挥发物(如氮气，卤化氢、酚等)，从而将可燃气的浓度降到燃烧下限以下；同时可以稀释燃烧区内氧气的浓度，阻止燃烧的继续进行。另外，聚合物基质间的缩合反应为吸热反应，同时形成的热固性高密度交联聚合物网络具有隔绝热和氧气功能，协同抑制了燃烧。不仅如此，该聚合物电解质还具有除水、除酸的功能，优异的氧化稳定性(氧化分解电压>5.5V)以及高的弹性(断裂伸长率>100％)。由该聚合物电解质组装的二次电池，可以有效避免在针刺及重物冲击等极端条件下，电池的喷射起火和爆炸，从而大幅度提升电池的安全性。本发明技术方案阻燃机制新颖，阻燃性能优良，不仅可以确保高的电池安全性，而且具有高氧化稳定性等优异的电化学性能，具有重要的应用价值。
附图说明
图1为本发明实施例中电池的制备方法的较佳流程图。
具体实施方式
本发明提供一种具有气相阻燃功能的聚合物电解质以及一种电池，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。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。
本发明实施例提供一种具有气相阻燃功能的聚合物电解质，聚合物基质由具有气相阻燃功能的不燃性或阻燃性物质的单体均聚形成；所述不燃性或阻燃性物质的单体结构通式为：
Figure BDA0003440680080000061
其中，R1选自H、CN、卤素或甲基中的一种；W选自O、S或NH中的一种；n的值取自1-6的正整数；X选自C或S中的一种；Y选自O或S中的一种；R2选自单卤代或多卤代苯氧基、单卤代或多卤代萘氧基、单三氟甲基或多三氟甲基苯氧基、单羟基或多羟基取代苯氧基、多卤代烷硫基、烷基硅硫基、
Figure BDA0003440680080000062
Figure BDA0003440680080000063
Figure BDA0003440680080000064
中的一种；R’选自含有卤素、醚、硫醚、胺、酯、酰胺或碳酸酯官能团的C原子数1-10的烷基。
在一些实施方式中，聚合物基质由具有气相阻燃功能的不燃性或阻燃性物质的单体与第一单体共聚形成；所述第一单体为N-单取代丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯酰胺、氰基丙烯酸酯、聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、聚四氢呋喃二甲基丙烯酸酯、丙烯酸酐、
Figure BDA0003440680080000065
中的一种或多种；其中，B选自O或NH中的一种，D选自H、F或甲基中的一种，C-选自PF6ˉ，v的值取自1-4的正整数。
所述聚合物电解质的基质，在高温条件(120-300℃)下会快速发生缩合反应，产生大量的不燃性或阻燃性挥发物(如氮气，卤化氢、酚等)，从而将可燃气的浓度降到燃烧下限以下；同时还可以稀释燃烧区内氧气的浓度，阻止燃烧的继续进行。另外，聚合物基质间的缩合反应为吸热反应，同时形成的热固性高密度交联聚合物网络具有隔绝热和氧气功能，协同抑制了燃烧。不仅如此，该聚合物电解质还具有除水、除酸的功能，优异的氧化稳定性(氧化分解电压>5.5V)以及高的弹性(断裂伸长率>100％)。
在一些实施方式中，所述具有气相阻燃功能的不燃性或阻燃性物质的单体在电解质中的质量占比为0.2-98％。
本发明实施例还提供一种具有气相阻燃功能的聚合物电解质的应用，可将所述的具有气相阻燃功能的聚合物电解质应用于锂离子电池、钠离子电池、锂金属电池、钠金属电池、锂硫电池或者钠硫电池，但不限于此。
将上述具有气相阻燃功能的聚合物电解质应用到各种二次电池中，可裂解的不燃性或阻燃性物质的单体在高温下可裂解为阻燃性小分子R2H，从而发挥高效气相阻燃功能，避免电池燃烧和爆炸事故的发生。
本发明实施例还提供一种电池，所述电池包括聚合物电解质、正极、负极以及隔膜；所述聚合物电解质包含所述的具有气相阻燃功能的不燃性或阻燃性物质的单体。
所述聚合物电解质的基质由具有气相阻燃功能的可裂解的不燃性或阻燃性物质的单体均聚或者与第一单体共聚形成。所述单体聚合方法包括但不限于引发剂引发、紫外引发。
在一些实施方式中，所述聚合物电解质还包含锂盐或钠盐、添加剂。
在一些实施方式中，所述锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、二草酸硼酸锂、草酸二氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、二氟磷酸锂或4，5-二氰基-2-三氟甲基咪唑锂中的一种或多种，但不限于此。
在一些实施方式中，所述钠盐包括高氯酸钠、六氟磷酸钠、NaTFSI或NaFSI中的一种或多种，但不限于此。
在一些实施方式中，所述添加剂包括乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、1,3-丙烷磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯、硫酸乙烯酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、磷酸三烯丙酯、磷酸三炔丙酯、乙氧基五氟环三磷腈和六氟环三磷腈、丁二腈、乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2、MgO以及硫化物电解质(例如80Li2S:20P2S5，Li3PS4，75Li2S:25P2S5，Li6PS5Cl，70Li2S:30P2S5，Li7P3P11，Li9+x-yMxP3-xS12-yNy，其中0≤x≤2，M为Si、Ge、Sn、Pb中的一种或多种，0≤y≤1，N为F、Cl、Br、I中的一种或多种)或氧化物电解质(例如Li2.88PO3.73N0.14、Li7-x'La3Zr2-x'Tax'O12、Li7La3Zr2O12、Li7-2y'La3Zr2-y'Wy”O12、Li7-z'La3Zr2-z'Nbz'O12、Li1+n'Aln'Ge2-n'(PO4)3和Li1+m'Alm'Ti2-m'(PO4)3中一种或多种，其中，0.2<x'<2，0.2<y'<2，0.2<z'<2，0.2<m'<2，0.2<n'<2)，但不限于此。
在一些实施方式中，所述聚合物电解质还可以包括溶剂，也可以不包括，对此不作限制。
具体的，所述溶剂包括EC、EMC、PC、DEC、DMC、MPC、BL、MF、MA、MB、EP、DOL、DMP、DME、DMM、DG、THF中的一种或多种，但不限于此。
在一些实施方式中，所述聚合物电解质还可以包括引发剂，也可以不包括，对此不作限制。
具体的，所述引发剂包括但不限于有机过氧化物引发剂、偶氮类引发剂或氧化还原引发剂。
在一些实施方式中，所述聚合物电解质还可以包括无机固态电解质，也可以不包括，对此不作限制。
具体的，所述无机固态电解质包括LLZO、LLZTO、LATP、Li2SnO3、LiTaO3、Li2ZrO3、LiTaO3、LiLaTiO3、Li3VO4、Na-β-Al2O3、NASICON型硫化物以及硼氢化物中的一种或多种，但不限于此。
在一些实施方式中，所述聚合物电解质还可以包括其它添加剂，也可以不包括，对此不作限制。
具体的，所述无机固态电解质包括膜添加剂、低温添加剂等，但不限于此。
在一些实施方式中，所述正极的原料包括70-99wt％第一正极活性物质、0.5-15wt％导电剂以及0.5-15wt％粘结剂。
具体的，所述第一正极活性物质包括钴酸锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料、有机共轭材料、硫、磷酸铁锂、NaMnPO4、NaFePO4或NaxMO4(M＝Co、Mn、V或Fe)中的至少一种，但不限于此；所述导电剂包括导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、导电碳纤维、碳纳米管、金属粉或碳纤维中的至少一种，但不限于此；所述粘结剂包括羧甲基纤维素钠、丁苯胶乳、聚四氟乙烯或聚氧化乙烯中的至少一种，但不限于此。
在一些实施方式中，所述负极的原料包括70-99wt％第一负极活性物质、0.5-15wt％导电剂以及0.5-15wt％粘结剂。
具体的，所述第一负极活性物质包括人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳、硅基材料、锂金属及其合金、钠金属及其合金、钛酸钠、钛酸锂、二硫化钼、氧化锑、石墨-硅复合材料、二维金属碳化物或二维金属氮化物中的至少一种，但不限于此；所述导电剂包括导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、导电碳纤维、碳纳米管、金属粉或碳纤维中的至少一种，但不限于此；所述粘结剂包括羧甲基纤维素钠、丁苯胶乳、聚四氟乙烯或聚氧化乙烯中的至少一种，但不限于此。
在一些实施方式中，所述隔膜为常规隔膜。
在一些实施方式中，所述电池的结构可以是卷绕，也可以是叠片，可以是多极耳，也可以是单极耳。
由包含具有气相阻燃功能的不燃性或阻燃性物质的单体的聚合物电解质组装的二次电池，可以有效避免在针刺及重物冲击等极端条件下，电池的喷射起火和爆炸，从而大幅度提升电池的安全性。本发明技术方案阻燃机制新颖，阻燃性能优良，不仅可以确保高的电池安全性，而且具有高氧化稳定性等优异的电化学性能，具有重要的应用价值。
本发明实施例还提供所述电池的制备方法，如图1所示，包括步骤：
S10、制备正极片：将第一正极活性物质、导电剂和粘结剂按比例混合后配置成正极活性材料层浆料；用涂布机将所述正极活性材料层浆料涂布到正极集流体上，经烘干、辊压后得到正极片；
S20、制备负极片：将第一负极活性物质、导电剂和粘结剂按比例混合后配置成负极活性材料层浆料；用涂布机将所述负极活性材料层浆料涂布到负极集流体上，经干燥、辊压后得到负极片；
S30、组装电芯：将制备得到的正极片、负极片与隔膜一起叠片形成叠芯，经包装、烘烤后注入聚合物电解质，热压化成得到电芯。
在一些实施方式中，所述正极活性材料层浆料的固含量为70wt％-75wt％。
在一些实施方式中，所述负极活性材料层浆料的固含量为40wt％-45wt％。
在一些实施方式中，所述聚合物电解质通过将电解质前体溶液以及自由基引发剂注入到已组装好的电芯中，之后通过原位聚合制备而成；或者将聚合物单体预先聚合，然后涂覆在正极或负极表面制备而成。
本发明还提供一种所述电池的应用，将所述电池应用于电动交通工具、电子产品、医疗设备以及航空航天领域。
具体的，可将所述电池应用于电动汽车、电动船、电动摩托车、家用电动工具、手机、笔电、无人机、电子烟、蓝牙耳机、医疗设备、航空航天等领域，但不限于此。传统二次电池可应用的领域，本发明实施例所述电池也可应用。
下面通过具体实施例对本发明一种具有气相阻燃功能的聚合物电解质以及一种电池做进一步的解释说明：
如无特殊说明，下述实施例中所使用的实验方法均为常规方法；下述实施例和对比例中所用的试剂、材料、仪器等均为常规试剂、常规材料以及常规仪器。
实施例1-6
制备包含具有气相阻燃功能的不燃性或阻燃性物质的单体的电池
制备正极片：将钴酸锂、乙炔黑和聚偏氟乙烯按97:1.8:1.2的质量比加入搅拌罐，并加入N-甲基吡咯烷酮溶剂搅拌后过200目筛网，配置成正极活性材料层浆料，其固含量为70wt％-75wt％；用涂布机将所述正极活性材料层浆料涂布到正极集流体(铝箔)上，在120℃烘干，经辊压得到正极片；
制备负极片：将97.5wt％石墨(固相扩散系数为10-14)、0.7wt％导电炭黑和1.8wt％SBR配置成负极活性材料层浆料(固含量为40wt％-45wt％)，用涂布机将所述负极活性材料层浆料涂布到负极集流体上，经干燥辊压得到负极片；
组装电芯：将上述制备得到的负极片与正极片及隔膜一起叠片形成叠芯，用铝塑膜包装，烘烤去除水分后注入电解液，热压化成得到电芯。
其中，电解液中锂盐为1.2mol/L的LiPF6，溶剂为EC:EMC＝1:1(体积比)，添加剂PS为5％，VC为2％。
实施例1-6中，电池的制备方法相同，区别在于形成聚合物基质的不燃性或阻燃性物质的单体不同，以及设计的电池容量不同。对比例1-2为不含不燃性或阻燃性物质的单体的常规电解液对比例。表1所示即为实施例中形成聚合物基质的不燃性或阻燃性物质的单体的区别，以及实施例与对比例中电池的容量。其中，所述不燃性或阻燃性物质的单体的结构通式为：
Figure BDA0003440680080000121
表1
Figure BDA0003440680080000122
将上述不同实施例和对比例制得的电芯充满电，在100％SOC下进行针刺和炉温测试，测试结果如下：
Figure BDA0003440680080000123
Figure BDA0003440680080000131
由上述测试结果可知，与对比例相比，本发明实施例制备得到的包含不燃性或阻燃性物质的单体的电池可以有效避免在极端条件下，电池的喷射起火和爆炸，大幅度提升电池的安全性。而且，制备得到的电池电芯容量越大，也越容易热失控。
综上所述，本发明提供了一种具有气相阻燃功能的聚合物电解质以及一种电池，所述聚合物电解质的基质由具有气相阻燃功能的不燃性或阻燃性物质的单体均聚或者与其它单体共聚形成。在高温条件(120-300℃)下会快速发生缩合反应，产生大量的不燃性或阻燃性挥发物(如氮气，卤化氢、酚等)，从而将可燃气的浓度降到燃烧下限以下；同时可以稀释燃烧区内氧气的浓度，阻止燃烧的继续进行。另外，聚合物基质间的缩合反应为吸热反应，同时形成的热固性高密度交联聚合物网络具有隔绝热和氧气功能，协同抑制了燃烧。不仅如此，该聚合物电解质还具有除水、除酸的功能，优异的氧化稳定性(氧化分解电压>5.5V)以及高的弹性(断裂伸长率>100％)。由该聚合物电解质组装的二次电池，可以有效避免在针刺及重物冲击等极端条件下，电池的喷射起火和爆炸，从而大幅度提升电池的安全性。本发明技术方案阻燃机制新颖，阻燃性能优良，不仅可以确保高的电池安全性，而且具有高氧化稳定性等优异的电化学性能，具有重要的应用价值。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有气相阻燃功能的聚合物电解质，其特征在于，聚合物基质由具有气相阻燃功能的不燃性或阻燃性物质的单体均聚或者与第一单体共聚形成；所述不燃性或阻燃性物质的单体结构通式为：
Figure FDA0003440680070000011
其中，R1选自H、CN、卤素或甲基中的一种；W选自O、S或NH中的一种；n的值取自1-6的正整数；X选自C或S中的一种；Y选自O或S中的一种；R2选自单卤代或多卤代苯氧基、单卤代或多卤代萘氧基、单三氟甲基或多三氟甲基苯氧基、单羟基或多羟基取代苯氧基、多卤代烷硫基、烷基硅硫基、
Figure FDA0003440680070000012
Figure FDA0003440680070000013
Figure FDA0003440680070000014
中的一种；R’选自含有卤素、醚、硫醚、胺、酯、酰胺或碳酸酯官能团的C原子数1-10的烷基。
2.根据权利要求1所述的具有气相阻燃功能的聚合物电解质，其特征在于，所述第一单体包括N-单取代丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯酰胺、氰基丙烯酸酯、聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、聚四氢呋喃二甲基丙烯酸酯、丙烯酸酐、
Figure FDA0003440680070000015
Figure FDA0003440680070000021
中的一种或多种；其中，B选自O或NH中的一种，D选自H、F或甲基中的一种，C-选自PF6ˉ，v的值取自1-4的正整数。
3.根据权利要求1所述的具有气相阻燃功能的聚合物电解质，其特征在于，所述具有气相阻燃功能的不燃性或阻燃性物质的单体在电解质中的质量占比为0.2-98％。
4.一种具有气相阻燃功能的聚合物电解质的应用，其特征在于，将如权利要求1-3任一所述的具有气相阻燃功能的聚合物电解质应用于锂离子电池、钠离子电池、锂金属电池、钠金属电池、锂硫电池或者钠硫电池。
5.一种电池，其特征在于，包括聚合物电解质、正极、负极以及隔膜；所述聚合物电解质包含如权利要求1所述的具有气相阻燃功能的不燃性或阻燃性物质的单体。
6.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，所述聚合物电解质还包含锂盐或钠盐、添加剂；所述锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、二草酸硼酸锂、草酸二氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、二氟磷酸锂或4，5-二氰基-2-三氟甲基咪唑锂中的一种或多种；所述钠盐包括高氯酸钠、六氟磷酸钠、NaTFSI或NaFSI中的一种或多种；所述添加剂包括乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、1,3-丙烷磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯、硫酸乙烯酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、磷酸三烯丙酯、磷酸三炔丙酯、乙氧基五氟环三磷腈、六氟环三磷腈、丁二腈、乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2、MgO、硫化物电解质或氧化物电解质中一种或多种。
7.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，所述正极的原料包括70-99wt％第一正极活性物质、0.5-15wt％导电剂以及0.5-15wt％粘结剂，所述负极的原料包括70-99wt％第一负极活性物质、0.5-15wt％导电剂以及0.5-15wt％粘结剂。
8.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，所述第一正极活性物质包括钴酸锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料、有机共轭材料、硫、磷酸铁锂、NaMnPO4、NaFePO4或NaxMO4中的至少一种，M选自Co、Mn、V或Fe；所述第一负极活性物质包括人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳、硅基材料、锂金属及其合金、钠金属及其合金、钛酸钠、钛酸锂、二硫化钼、氧化锑、石墨-硅复合材料、二维金属碳化物或二维金属氮化物中的至少一种；所述导电剂包括导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、导电碳纤维、碳纳米管、金属粉或碳纤维中的至少一种；所述粘结剂包括羧甲基纤维素钠、丁苯胶乳、聚四氟乙烯或聚氧化乙烯中的至少一种。
9.一种如权利要求5-8任一所述的电池的制备方法，其特征在于，包括步骤：
制备正极片：将第一正极活性物质、导电剂和粘结剂按比例混合后配置成正极活性材料层浆料；用涂布机将所述正极活性材料层浆料涂布到正极集流体上，经烘干、辊压后得到正极片；
制备负极片：将第一负极活性物质、导电剂和粘结剂按比例混合后配置成负极活性材料层浆料；用涂布机将所述负极活性材料层浆料涂布到负极集流体上，经干燥、辊压后得到负极片；
组装电芯：将制备得到的正极片、负极片与隔膜一起叠片形成叠芯，经包装、烘烤后注入聚合物电解质，热压化成得到电芯。
10.根据权利要求9所述的电池的制备方法，其特征在于，所述聚合物电解质通过将电解质前体溶液以及自由基引发剂注入到已组装好的电芯中，之后通过原位聚合制备而成；或者将聚合物单体预先聚合，然后涂覆在正极或负极表面制备而成。
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