一种聚碳酸乙烯酯基聚合物固态电解质的制备方法和应用

1.一种聚碳酸乙烯酯基聚合物固态电解质的制备方法，其特征在于，该聚合物固态电解质由前驱体溶液直接聚合制备，或者该聚合物固态电解质由前驱体溶液在电池内部原位聚合制备，聚合前包括碳酸乙烯酯、异氰酸酯、导电盐、链状碳酸酯增塑剂，并添加引发剂或催化剂，形成液态混合物作为聚合物固态电解质前驱体溶液；静置时进行聚合反应过程，获得聚碳酸乙烯酯基聚合物固态电解质。

2.按照权利要求1所述的聚碳酸乙烯酯基聚合物固态电解质的制备方法，其特征在于，异氰酸酯的添加量为碳酸乙烯酯摩尔数的0.04～1，导电盐的浓度为0.5mol/l～5mol/l，增塑剂的添加量为碳酸乙烯酯摩尔数的0.2～1.5，引发剂或催化剂的添加量为0.1mmol/l～1mol/l。

3.按照权利要求1所述的聚碳酸乙烯酯基聚合物固态电解质的制备方法，其特征在于，碳酸乙烯酯的结构如下：

4.按照权利要求1所述的聚碳酸乙烯酯基聚合物固态电解质的制备方法，其特征在于，异氰酸酯为以下中的一种或两种以上：甲苯-2,4-二异氰酸酯、甲苯-2,5-二异氰酸酯、甲苯-2,6-二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、1,3-苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、间苯二甲基二异氰酸酯、l-赖氨酸二异氰酸酯、环己烷-1,4-二异氰酸酯、三甲基己二异氰酸酯、二环己甲烷4,4'-二异氰酸酯、2,2'-亚甲基二苯基二异氰酸酯、4,4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)、三苯基甲烷三异氰酸酯、硫代磷酸三苯基异氰酸酯。

5.按照权利要求1所述的聚碳酸乙烯酯基聚合物固态电解质的制备方法，其特征在于，导电盐为以下一种或两种以上：六氟磷酸锂(lipf6)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(litfsi)、双氟磺酰亚胺锂(lifsi)、二氟草酸硼酸锂(lidfob)、四氟硼酸锂(libf4)、六氟磷酸钠(napf6)、四氟硼酸钠(nabf4)、二氟草酸硼酸钠(nadfob)、双三氟甲基磺酰亚胺钠(natfsi)。

6.按照权利要求1所述的聚碳酸乙烯酯基聚合物固态电解质的制备方法，其特征在于，链状碳酸酯增塑剂为以下一种或两种以上：碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯；引发剂或催化剂为以下中其中一种或两种以上：硼氢化锂、氨基化锂、氢氧化锂、四甲氧基硼酸锂、甲醇锂。

7.一种权利要求1～6任一项所述的聚酯基聚合物固态电解质在固态电池中的应用，其特征在于，包括以下步骤：取相应摩尔数的碳酸乙烯酯、导电盐、链状碳酸酯增塑剂以及引发剂或催化剂配成电解液，充分搅拌均匀；加入相应摩尔数的异氰酸酯搅拌均匀，得到聚合物固态电解质；该聚合过程在组装电池前完成，或者在组装电池内部完成。

8.按照权利要求7所述的聚酯基聚合物固态电解质在固态电池中的应用，其特征在于，正极活性材料分为锂电正极活性材料或钠电正极活性材料，锂电正极活性材料为以下一种或两种以上：镍钴锰酸锂(ncm)、磷酸亚铁锂(lifepo4)、钴酸锂(licoo2)、镍锰酸锂(lnmo)、镍钴铝酸锂(nca)、富锂材料(llos)、锰酸锂(limn2o4)、镍酸锂(linio2)、硫；钠电正极活性材料为以下一种或两种以上：磷酸钒钠(nvp)、氟磷酸钒钠(nvpf)、镍锰酸钠(nnmo)、镍铁锰酸钠(nanifemno4)、普鲁士蓝钠、硫；负极活性材料分为锂电负极活性材料或钠电负极活性材料，锂电负极活性材料为以下一种或两种以上：金属锂、金属锂合金、硅或硅碳复合材料、钛酸锂、石墨、二氧化锡、锂金属氮化物；钠电负极活性材料为以下一种或两种以上：金属钠、金属钠合金、石墨；

9.按照权利要求8所述的聚酯基聚合物固态电解质在固态电池中的应用，其特征在于，固态电池的制备过程包括以下两种方式之一：(1)非原位聚合工艺：将聚合物固态电解质前驱体溶液的浸润在隔膜上或直接涂覆在平面板材上，在0～60℃下静置0-24小时，待其固化后与正极、负极组装成固态电池；(2)原位聚合工艺：将聚合物固态电解质前驱体溶液注射到正极、隔膜、负极的体系中，0～60℃静置0-24小时后，前驱体溶液在电池体系内固化，得到固态电池。