Page 149 - 《精细化工》2020年第3期

第 37 卷第 3 期 精 细 化 工 Vol.37, No.3
202 0 年 3 月 FINE CHEMICALS Mar. 2020

有机电化学与工业
阻燃聚氨酯基固态聚合物电解质的制备与表征

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赵 恒，齐国钦，熊潜生，鲍俊杰，黄毅萍，许戈文
（安徽大学 化学化工学院，安徽省绿色高分子重点实验室，水基高分子材料安徽省工程技术研究中心，安
徽 合肥 230601）

摘要：以聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇（PBA）、六亚甲基二异氰酸酯（HDI）和 N,N-双（2-羟乙基）氨基亚甲基
膦酸二乙酯（FCR-6）为主要原料合成阻燃聚氨酯（TPUP），将阻燃聚氨酯与双（三氟甲烷）磺酰亚胺锂（LiTFSI）
复合得到一系列锂盐质量分数不同的阻燃聚氨酯基固态聚合物电解质（TPUP10%Li、TPUP20%Li、TPUP25%Li、
TPUP30%Li）。采用红外光谱、热重分析、锥形量热、力学测试、电化学窗口、电导率和电池的充放电性能测试
等对阻燃聚氨酯基固态聚合物电解质进行了表征和性能测试。结果表明，TPUP 具有良好的阻燃性能，制备的
–4
阻燃电解质 TPUP25%Li 综合性能最佳，且拉伸强度达到 2.09 MPa，80 ℃时离子电导率为 3.09×10 S/cm，以
TPUP25%Li 阻燃聚氨酯基固态聚合物电解质组装的全固态锂电池，在 80 ℃时 0.2 C 电流密度下放电容量达到
159 mA·h/g。
关键词：聚氨酯；阻燃；固态聚合物电解质；锂离子电池；有机电化学与工业
中图分类号：O633.14；TM912 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2020) 03-0567-06

Preparation and characterization of solid polymer electrolyte
based on flame-retardant polyurethane

*
ZHAO Heng, QI Guoqin, XIONG Qiansheng, BAO Junjie, HUANG Yiping, XU Gewen
（School of Chemistry and Chemical Engineering, Key Laboratory of Environment-Friendly Polymer Materials of
Anhui Province, Anhui Province Engineering Technology Research Center of Water-Borne Polymer Materials, Anhui
University, Hefei 230601, Anhui, China）

Abstract: A fame-retardant polyurethane (TPUP) was synthesized from polybutylene adipate glycol (PBA),
hexamethylene diisocyanate (HDI) and diethyl bis (2-hydroxyethyl) aminomethylphosphonate (FCR6).
Subsequently, a series of solid polymer electrolytes (TPUP10%Li, TPUP20%Li, TPUP25%Li and
TPUP30%Li) based on flame-retardant polyurethane and bistrifluoromethanesulfonimide lithium salt
(LiTFSI) were fabricated and characterized by FTIR, thermo gravimetric analysis (TGA), conical
calorimetry, mechanical test, electrochemical window test, ionic conductivity test and charge-discharge
performance test. The result showed that TPUP-based electrolyte TPUP25%Li possessed good mechanical
–4
strength (up to 2.09 MPa) with a ionic conductivity of 3.09×10 S/cm at 80 ℃. At 80 ℃, the discharge
capacity of all-solid-state lithium-ion battery assembled with TPUP25%Li reached 159 mA·h/g at 0.2 C
rate.
Key words: polyurethane; flame retardancy; solid polymer electrolyte; lithium-ion battery; electro-organic
chemistry and industry

锂电池凭借其高能量密度、长循环寿命等优点 的锂电池使用液态电解质，溶剂为有机碳酸酯，可
在数码产品、电子设备、新能源汽车等领域应用越 以溶解锂盐，但这些液态有机溶剂由于低蒸气压、
[1]
来越广泛，其安全问题也越来越受到关注 。传统 低闪点易导致火灾，存在易泄露等问题，不能满足

收稿日期：2019-07-11; 定用日期：2019-09-16; DOI: 10.13550/j.jxhg.20190676
基金项目：安徽省自然科学基金项目（1808085QE173）
作者简介：赵 恒（1993—），男，硕士生，E-mail：1043489722@qq.com。联系人：许戈文（1961—），男，研究员，E-mail：gwxu@ahu.edu.cn。