一种单离子固态聚合物电解质及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于固态锂电池技术领域，涉及一种单离子固态聚合物电解质及其制备方法和应用。

背景技术

不断增长的能源需求促使人们探索具有高能量密度、长寿命和操作安全的储能源。尽管商用锂离子电池已经广泛应用于日常生活，但其使用液态有机电解质所导致的安全问题和相对较低的能量密度不能满足人类的进一步要求。固态锂金属电池具有安全性能高、能量密度高、循环寿命长、工作温度范围宽等优点，因此，被认为是锂电池未来发展的必由之路。

固体电解质依据材料体系可以简单分为无机固态电解质和有机聚合物固态电解质。固态聚合物电解质优异的可加工性和灵活性使其适用于任意电极，更适合大规模生产，在锂电池领域有更好的新发展前景。无机固态电解质的晶界阻抗较大且厚度较厚，不利于电池能量密度的提高。而有机聚合物固态电解质由于其易加工、尺寸灵活、易于大规模制备、技术成熟，从而得到广泛的研究与应用。常见有机聚合物固态电解质往往为双离子聚合物固态电解质，由锂盐解离出的锂阳离子与阴离子均可以在电解质中自由移动，由于阴离子不会与电极发生反应，阴离子在电极与电解质的界面处积聚，从而导致电池极化增大和循环寿命降低。

单离子有机聚合物固态电解质可将阴离子束缚在聚合物基质中，大部分离子电流由锂离子携带并转移，从而在充放电过程中消除了浓度梯度。然而，对于有机聚合物固态电解质而言，高机械强度由聚合物的结晶区提供，高离子电导率由聚合物的非结晶区提供，因而常见的单离子聚合物固态电解质存在高机械强度与高离子电导率难以同时兼得的情况。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种单离子固态聚合物电解质及其制备方法和应用，从而解决现有技术中单离子聚合物固态电解质的高机械强度与高离子电导率难以同时兼得的技术问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种单离子固态聚合物电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将RAFT试剂、锂盐单体、乙烯基EO单体、引发剂和有机溶剂混合均匀，得到溶液A；

S2：在恒温密封条件下使溶液A进行无氧聚合反应得到单离子聚合物锂盐；

S3：将交联剂、光引发剂、单离子聚合物锂盐、有机聚合物基体与有机溶剂混合并在室温下继续搅拌得到溶液C；

S4：将混合溶液C进行成膜处理，真空干燥后通过UV光引发制得所述单离子固态聚合物电解质。

优选的，所述步骤S1中RAFT试剂、锂盐单体以及乙烯基EO单体的摩尔比为1:(0.5～9):(1～7)。

优选的，所述乙烯基EO单体的分子量为300～1000g/mol。

优选的，所述步骤S2中聚合反应的反应温度为50～90℃，反应时间为16～48h。

优选的，所述步骤S3中按重量份计，交联剂、光引发剂、单离子聚合物锂盐以及有机聚合物基体的比例为(1～10):(0.1～0.3):(20～100):(10～30)。

优选的，所述步骤S3中有机聚合物基体为聚偏氟乙烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯、聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸丙烯酯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚环氧丙烷、聚偏氯乙烯、聚磷嗪和聚硅氧烷中的至少一种。

优选的，步骤S4中成膜处理的方式包括浇筑法或涂布法。

优选的，所述步骤S4中所述UV光引发的时间为5～20min。

一种单离子固态聚合物电解质，通过上述的制备方法制得；所述单离子固态聚合物电解质在室温下的离子电导率为6.15×10

上述的一种单离子固态聚合物电解质在固态锂电池技术领域的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

一种单离子固态聚合物电解质的制备方法，首先将RAFT试剂、锂盐单体、乙烯基EO单体、引发剂和有机溶剂混合并进行热聚合，得到单离子聚合物锂盐，同时，该聚合反应在无氧环境下进行，有效避免了氧气对于引发剂的消耗。然后将单离子聚合物锂盐、交联剂、光引发剂、聚合物基体与有机溶剂混合并搅拌得到均一的混合溶液，最后将混合溶液成膜并采用UV光引发得到单离子固态聚合物电解质。本申请中利用可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)制备的聚合物锂盐作为电解质的离子传导相，聚合物基体和交联剂在光引发的条件下进行自聚，并通过UV光固化引入互穿网络结构作为机械支撑相，引入交联网络，提高了电解质的机械强度，在反应过程中，制备的单离子聚合物锂盐，将其与有机聚合物基体混合，可以降低聚合物基体的结晶区，提高离子电导率，从整体上实现了复合型固态电解质的离子导电性、锂离子迁移数、热稳定性、电化学稳定性和机械性能的统一，解决了单离子聚合物固态电解质高机械强度与高离子电导率难以同时兼得的问题。

进一步的，步骤S1中RAFT试剂、锂盐单体以及乙烯基EO单体的摩尔比为1:(0.5～9):(1～7)，可以有效控制单离子聚合物锂盐的分子量以及分子结构，有效控制最终材料的导电性能。

进一步的，乙烯基EO单体的分子量为300～1000g/mol，可以有效控制单离子聚合物锂盐的分子结构，有效控制最终材料的导电性能。

进一步的，步骤S2中聚合反应的反应温度为50～90℃，反应时间为16～48h，可使得聚合物锂盐充分反应。

进一步的，步骤S3中按重量份计，交联剂、光引发剂、单离子聚合物锂盐以及有机聚合物基体的比例为(1～10):(0.1～0.3):(20～100):(10～30)，有效确保了聚合物电解质薄膜的形成。

进一步的，步骤S4中所述UV光引发的时间为5～20min，可使得交联剂充分反应。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明中一种单离子固态聚合物电解质制备方法的流程示意图；

图2为本发明中乙烯基EO单体的合成示意图；

图3为本发明中实施例1～9合成的单离子聚合物锂盐的M

图4为本发明中实施例10～13与对比例1制得的聚合物电解质的离子电导率随温度的变化曲线；

图5为本发明中实施例12以及实施例14～17制得的电解质的应力-应变曲线；

图6为本发明中实施例12与实施例15制得的电解质与对比例1制得的电解质的电化学稳定窗口测试对比图；

图7为本发明中实施例12与实施例15制得的电解质与对比例1制得的电解质组装的LFP/Li对称电池的循环性能测试结果对比图；

图8为本发明中实施例12与实施例15制得的电解质与对比例1制得的电解质组装的LFP/Li对称电池的倍率性能测试结果对比图。

具体实施方式

为使本领域技术人员可了解本发明的特点及效果，以下谨就说明书及权利要求书中提及的术语及用语进行一般性的说明及定义。除非另有指明，否则文中使用的所有技术及科学上的字词，均为本领域技术人员对于本发明所了解的通常意义，当有冲突情形时，应以本说明书的定义为准。

本文描述和公开的理论或机制，无论是对或错，均不应以任何方式限制本发明的范围，即本发明内容可以在不为任何特定的理论或机制所限制的情况下实施。

本文中，所有以数值范围或百分比范围形式界定的特征如数值、数量、含量与浓度仅是为了简洁及方便。据此，数值范围或百分比范围的描述应视为已涵盖且具体公开所有可能的次级范围及范围内的个别数值(包括整数与分数)。

本文中，若无特别说明，“包含”、“包括”、“含有”、“具有”或类似用语涵盖了“由……组成”和“主要由……组成”的意思，例如“A包含a”涵盖了“A包含a和其他”和“A仅包含a”的意思。

本文中，为使描述简洁，未对各个实施方案或实施例中的各个技术特征的所有可能的组合都进行描述。因此，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，各个实施方案或实施例中的各个技术特征可以进行任意的组合，所有可能的组合都应当认为是本说明书记载的范围。

如图1所示，本发明提供了一种单离子固态聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：

S1：将RAFT试剂、锂盐单体、乙烯基EO单体、引发剂和有机溶剂均匀混合均匀，得到溶液A；

其中，RAFT试剂、锂盐单体以及乙烯基EO单体的摩尔比为1:(2～9):(1～7)；

乙烯基EO单体的分子量为300～1000g/mol。

RAFT试剂为2-异丁腈基-2-十二烷基三硫酯、4-氰基戊酸二硫代苯甲酸、4-氰基-4-(硫代苯甲酰)戊酸、4-氰基-4-(十二烷基硫烷基硫代羰基)硫烷基戊酸和2-叔丁基硫醇羰基酰乙酸中的至少一种；

锂盐单体为4-苯乙烯磺酰(苯基磺酰)亚胺锂、4-苯乙烯磺酰基(4-氟苯磺酰基)亚胺锂、4-苯乙烯磺酰基[4-(三氟甲氧基)苯磺酰基]亚胺锂和4-苯乙烯磺酰基[4-(三氟甲基)苯磺酰基]亚胺锂中的至少一种；

乙烯基EO单体为4-乙烯基苄基聚乙二醇单甲醚、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯、和聚乙二醇甲醚丙烯酸酯中的至少一种；

引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯和过氧化苯甲酰中的至少一种；

S2：密封条件下使溶液A在50～90℃恒温反应16～48h，进行无氧聚合反应得到单离子聚合物锂盐；

S3：将交联剂、光引发剂、单离子聚合物锂盐、有机聚合物基体与有机溶剂混合并在室温下继续搅拌得到溶液C；

其中，按重量份计，交联剂、光引发剂、单离子聚合物锂盐以及有机聚合物基体的比例为(1～10):(0.1～0.3):(20～100):(10～30)。

其中，交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的至少一种。

光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二苯基乙酮、α-胺烷基苯酮、双苯甲酰基苯基氧化膦和二苯甲酮中的至少一种。

通过RAFT试剂的加入量控制单离子聚合物锂盐的分子量为2000～6000g/mol。

有机聚合物基体为聚偏氟乙烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯、聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸丙烯酯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚环氧丙烷、聚偏氯乙烯、聚磷嗪和聚硅氧烷中的至少一种。

步骤S1与步骤S3中的有机溶剂均为N,N-二甲基乙酰胺、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、和N-甲基吡咯烷酮中的至少一种；

S4：采用浇筑法或涂布法对混合溶液C进行成膜处理，真空干燥后进行5～20min的UV光引发，制得单离子固态聚合物电解质。

本发明还公开了通过上述的方法制得的一种单离子固态聚合物电解质，该单离子固态聚合物电解质在室温下的离子电导率为6.15×10

同时还公开了本发明中的单离子固态聚合物电解质在固态锂电池技术领域的应用。

本发明中，RAFT试剂的添加量用于控制单离子聚合物锂盐的分子量，锂盐单体与乙烯基EO单体的摩尔比以及乙烯基EO单体的分子量用于控制单离子聚合物锂盐的分子结构。

如图2所示，为本发明中的一个乙烯基EO单体，即4-乙烯基苄基聚乙二醇单甲醚，的合成过程，具体通过聚乙二醇单甲醚与4-乙烯基苄氯反应制备得到。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

下列实施例中使用本领域常规的仪器设备。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。下列实施例中使用各种原料，除非另作说明，都使用常规市售产品，其规格为本领域常规规格。在本发明的说明书以及下述实施例中，如没有特别说明，“％”都表示重量百分比，“份”都表示重量份，比例都表示重量比。

首先为了制得适当的中间体单离子聚合物锂盐，通过对RAFT试剂、4-苯乙烯磺酰(苯基磺酰)亚胺锂以及乙烯基EO单体的添加量以及乙烯基EO单体的分子量进行调整控制，制得适宜分子量的单离子聚合物锂盐，具体见实施例1～9。

实施例1

一种单离子固态聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：

S1：将1mol RAFT试剂、1mol 4-苯乙烯磺酰(苯基磺酰)亚胺锂与0.5mol乙烯基EO单体加入到0.08mol引发剂和3mol有机溶剂中，搅拌混合均匀，得到溶液A；

其中，RAFT试剂为4-氰基-4-(硫代苯甲酰)戊酸，乙烯基EO单体为4-乙烯基苄基聚乙二醇单甲醚，引发剂为偶氮二异丁腈，有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮，其中乙烯基EO单体的分子量为350g/mol。

S2：密封条件下使溶液A在80℃恒温反应24h，进行无氧聚合反应得到单离子聚合物锂盐；

S3：将交联剂、光引发剂、单离子聚合物锂盐、有机聚合物基体与有机溶剂混合并在室温下继续搅拌得到溶液C；

其中，交联剂、光引发剂、单离子聚合物锂盐以及有机聚合物基体的比例为1:0.1:40:15。交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮，有机聚合物基体为聚氧化乙烯，有机溶剂为N’N-二甲基乙酰胺。

S4：采用浇筑法对混合溶液C进行成膜处理，真空干燥后进行5min的UV光引发，制得单离子固态聚合物电解质。该单离子固态聚合物电解质样品标记为SPE1。

实施例2

与实施例1的区别为RAFT试剂、4-苯乙烯磺酰(苯基磺酰)亚胺锂以及乙烯基EO单体加入量的摩尔比不同。本实施例制得的单离子固态聚合物电解质样品标记为SPE2，具体的摩尔比见表1。

实施例3

与实施例1的区别为RAFT试剂、4-苯乙烯磺酰(苯基磺酰)亚胺锂以及乙烯基EO单体加入量的摩尔比不同。本实施例制得的单离子固态聚合物电解质样品标记为SPE3，具体的摩尔比见表1。

实施例4

与实施例1的区别为RAFT试剂、4-苯乙烯磺酰(苯基磺酰)亚胺锂以及乙烯基EO单体加入量的摩尔比不同，乙烯基EO单体的相对分子质量不同。本实施例制得的单离子固态聚合物电解质样品标记为SPE4，具体参数见表1。

实施例5

与实施例4的区别为RAFT试剂、4-苯乙烯磺酰(苯基磺酰)亚胺锂以及乙烯基EO单体加入量的摩尔比不同。本实施例制得的单离子固态聚合物电解质样品标记为SPE5，具体参数见表1。

实施例6

与实施例4的区别为RAFT试剂、4-苯乙烯磺酰(苯基磺酰)亚胺锂以及乙烯基EO单体加入量的摩尔比不同。本实施例制得的单离子固态聚合物电解质样品标记为SPE6，具体参数见表1。

实施例7

与实施例1的区别为RAFT试剂、4-苯乙烯磺酰(苯基磺酰)亚胺锂以及乙烯基EO单体加入量的摩尔比不同，乙烯基EO单体的相对分子质量不同。本实施例制得的单离子固态聚合物电解质样品标记为SPE7，具体参数见表1。

实施例8

与实施例7的区别为RAFT试剂、4-苯乙烯磺酰(苯基磺酰)亚胺锂以及乙烯基EO单体加入量的摩尔比不同。本实施例制得的单离子固态聚合物电解质样品标记为SPE8，具体参数见表1。

实施例9

与实施例7的区别为RAFT试剂、4-苯乙烯磺酰(苯基磺酰)亚胺锂以及乙烯基EO单体加入量的摩尔比不同。本实施例制得的单离子固态聚合物电解质样品标记为SPE9，具体参数见表1。

以上实施例1～9中相关参数控制以及得到的聚合物锂盐的理论相对分子质量见表1，其数均分子量、重均分子量以及多分散系数见表2，其中，表1中因素1代表RAFT试剂、4-苯乙烯磺酰(苯基磺酰)亚胺锂以及乙烯基EO单体加入量的摩尔比，因素2代表乙烯基EO单体的分子量，另外，实施例1～9中的RAFT试剂为4-氰基-4-(硫代苯甲酰)戊酸，乙烯基EO单体为4-乙烯基苄基聚乙二醇单甲醚。

表1本发明实施例1～9制得的聚合物锂盐的理论相对分子质量见表

表2本发明实施例1～9制得的聚合物锂盐的理论相对分子质量、数均分子量、重均分子量以及多分散系数

a

实施例1～9制得的单离子聚合物锂盐的M

对比例1

对比例1为双三氟甲磺酰亚胺锂与聚氧化乙烯(PEO)制备的电解质薄膜，其制备方法为：双三氟甲磺酰亚胺锂(0.01mol)与聚氧化乙烯(0.2mol)在N’N-二甲基甲酰胺(1mol)中充分溶解，浇筑干燥成膜。产物标记为LITFSI/PEO。

实施例10

一种单离子固态聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：

S1：将RAFT试剂、4-苯乙烯磺酰(苯基磺酰)亚胺锂与乙烯基EO单体加入到引发剂和有机溶剂中，搅拌混合均匀，得到溶液A；

其中，RAFT试剂为2-异丁腈基-2-十二烷基三硫酯，乙烯基EO单体为4-乙烯基苄基聚乙二醇单甲醚，引发剂为偶氮二异庚腈，有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；

RAFT试剂、4-苯乙烯磺酰(苯基磺酰)亚胺锂与乙烯基EO单体、引发剂以及有机溶剂的摩尔比为1.5:1:0.2:0.1:3，乙烯基EO单体的分子量为350g/mol；

S2：密封条件下使溶液A在75℃恒温反应36h，进行无氧聚合反应得到单离子聚合物锂盐；

S3：将交联剂、光引发剂、单离子聚合物锂盐、有机聚合物基体与有机溶剂混合并在室温下继续搅拌得到溶液C；

其中，交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，光引发剂为1-羟基环己基苯基甲酮，有机聚合物基体为聚氧化乙烯(PEO)，有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮。

按重量份计，交联剂、光引发剂、单离子聚合物锂盐以及有机聚合物基体的比例为2:0.15:40:15。

S4：采用浇筑法对混合溶液C进行成膜处理，真空干燥后进行10min的UV光引发，制得单离子固态聚合物电解质。该单离子固态聚合物电解质样品标记为PLiV

实施例11

与实施例10的区别为4-乙烯基苄基聚乙二醇单甲醚的分子量为550g/mol。该实施例制得的单离子固态聚合物电解质样品标记为PLiV

实施例12

与实施例10的区别为4-乙烯基苄基聚乙二醇单甲醚的分子量为750g/mol。该实施例制得的单离子固态聚合物电解质样品标记为PLiV

实施例13

与实施例10的区别为4-乙烯基苄基聚乙二醇单甲醚的分子量为1000g/mol。该实施例制得的单离子固态聚合物电解质样品标记为PLiV

上述实施例10～13制得的单离子固态聚合物电解质薄膜以及对比例1制得的聚合物电解质薄膜的离子电导率随温度的变化曲线见图4，由图4可知，PLiV

实施例14

一种单离子固态聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：

S1：将RAFT试剂、4-苯乙烯磺酰(苯基磺酰)亚胺锂与乙烯基EO单体加入到引发剂和有机溶剂中，搅拌混合均匀，得到溶液A；

其中，RAFT试剂为2-异丁腈基-2-十二烷基三硫酯，乙烯基EO单体为4-乙烯基苄基聚乙二醇单甲醚，引发剂为偶氮二异庚腈，有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；乙烯基EO单体的分子量为750g/mol；RAFT试剂、4-苯乙烯磺酰(苯基磺酰)亚胺锂与乙烯基EO单体与引发剂以及有机溶剂的摩尔比为3:3:1:0.2:8，

S2：密封条件下使溶液A在80℃恒温反应20h，进行无氧聚合反应得到单离子聚合物锂盐；

S3：将交联剂、光引发剂、单离子聚合物锂盐、有机聚合物基体与有机溶剂混合并在室温下继续搅拌得到溶液C；

其中，交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮，有机聚合物基体为聚氧化乙烯(PEO)，有机溶剂为N’N-二甲基乙酰胺，交联剂、光引发剂、单离子聚合物锂盐以及有机聚合物基体的比例为2:0.2:50:20，其中交联剂的占比为2％。

S4：采用浇筑法对混合溶液C进行成膜处理，真空干燥后进行10min的UV光引发，制得单离子固态聚合物电解质。该单离子固态聚合物电解质样品标记为PLiV

实施例15

与实施例14的区别为交联剂三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的加入量为4％，该实施例制得的单离子固态聚合物电解质样品标记为PLiV

实施例16

与实施例14的区别为交联剂三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的加入量为6％，该实施例制得的单离子固态聚合物电解质样品标记为PLiV

实施例17

与实施例14的区别为交联剂三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的加入量为8％，该实施例制得的单离子固态聚合物电解质样品标记为PLiV

上述实施例12以及实施例14～17制得的单离子固态聚合物电解质薄膜以及对比例1制得的聚合物电解质薄膜的离子电导率随温度的变化曲线见图5，由图5可知，LITFSI/PEO膜具有4.6MPa的拉伸强度和18.83％的断裂伸长率。与LITFSI/PEO膜相比，PLiV

上述对比例1、实施例12以及实施例15制得的单离子固态聚合物电解质薄膜的电化学稳定窗口测试对比图见图6，由图6可知，LITFSI/PEO的电化学稳定窗口约为4.02V(vs.Li/Li

上述对比例1、实施例12以及实施例15制得的电解质组装的LFP/Li(磷酸铁锂/锂)对称电池的循环性能测试结果对比图见图7，上图为电池在0.1C(1C＝170mAh·g

上述对比例1、实施例12以及实施例15制得的电解质组装的LFP/Li(磷酸铁锂/锂)对称电池的倍率性能测试结果见图8，上图为LFP|LITFSI/PEO|Li、LFP|PLiV

实施例18

一种单离子固态聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：

S1：将RAFT试剂、4-苯乙烯磺酰基(4-氟苯磺酰基)亚胺锂与乙烯基EO单体加入到引发剂和有机溶剂中，搅拌混合均匀，得到溶液A；

其中，RAFT试剂为4-氰基戊酸二硫代苯甲酸，乙烯基EO单体为聚乙二醇二丙烯酸酯，引发剂为偶氮二异丁酸二甲酯，有机溶剂为乙腈；乙烯基EO单体的分子量为300g/mol；RAFT试剂、4-苯乙烯磺酰基(4-氟苯磺酰基)亚胺锂与乙烯基EO单体与引发剂以及有机溶剂的摩尔比为1:2.1:1:0.1:7；

S2：密封条件下使溶液A在50℃恒温反应15h，进行无氧聚合反应得到单离子聚合物锂盐；

S3：将交联剂、光引发剂、单离子聚合物锂盐、有机聚合物基体与有机溶剂混合并在室温下继续搅拌得到溶液C；

其中，交联剂为乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，光引发剂为乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，有机聚合物基体为聚偏氟乙烯，有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺，按重量份计，交联剂、光引发剂、单离子聚合物锂盐以及有机聚合物基体的比例为1:0.2:70:10。

S4：采用浇筑法对混合溶液C进行成膜处理，真空干燥后进行5min的UV光引发，制得单离子固态聚合物电解质。该单离子固态聚合物电解质样品的离子电导率为6.15×10

实施例19

一种单离子固态聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：

S1：将RAFT试剂、4-苯乙烯磺酰基[4-(三氟甲氧基)苯磺酰基]亚胺锂与乙烯基EO单体加入到引发剂和有机溶剂中，搅拌混合均匀，得到溶液A；

其中，RAFT试剂为4-氰基-4-(硫代苯甲酰)戊酸，乙烯基EO单体为聚乙二醇二甲基丙烯酸酯，引发剂为过氧化苯甲酰，有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮；乙烯基EO单体的分子量为500g/mol；RAFT试剂、4-苯乙烯磺酰基[4-(三氟甲氧基)苯磺酰基]亚胺锂与乙烯基EO单体与引发剂以及有机溶剂的摩尔比为1:3.5:4.5:2.0:10；

S2：密封条件下使溶液A在80℃恒温反应20h，进行无氧聚合反应得到单离子聚合物锂盐；

S3：将交联剂、光引发剂、单离子聚合物锂盐、有机聚合物基体与有机溶剂混合并在室温下继续搅拌得到溶液C；

其中，交联剂为季戊四醇三丙烯酸酯，光引发剂为乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，有机聚合物基体为聚偏氟乙烯，有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺，按重量份计，交联剂、光引发剂、单离子聚合物锂盐以及有机聚合物基体的比例为7.5:0.3:80:20。

S4：采用浇筑法对混合溶液C进行成膜处理，真空干燥后进行20min的UV光引发，制得单离子固态聚合物电解质。该单离子固态聚合物电解质样品的离子电导率为9.0×10

实施例20

一种单离子固态聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：

S1：将RAFT试剂、4-苯乙烯磺酰基[4-(三氟甲基)苯磺酰基]亚胺锂与乙烯基EO单体加入到引发剂和有机溶剂中，搅拌混合均匀，得到溶液A；

其中，RAFT试剂为4-氰基-4-(十二烷基硫烷基硫代羰基)硫烷基戊酸，乙烯基EO单体为甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯，引发剂为偶氮二异丁酸二甲酯，有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮；乙烯基EO单体的分子量为800g/mol；RAFT试剂、4-苯乙烯磺酰基[4-(三氟甲基)苯磺酰基]亚胺锂与乙烯基EO单体与引发剂以及有机溶剂的摩尔比为1:8.5:6.5:5.0:20；

S2：密封条件下使溶液A在90℃恒温反应15h，进行无氧聚合反应得到单离子聚合物锂盐；

S3：将交联剂、光引发剂、单离子聚合物锂盐、有机聚合物基体与有机溶剂混合并在室温下继续搅拌得到溶液C；

其中，交联剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，光引发剂为双苯甲酰基苯基氧化膦，有机聚合物基体为聚偏二氟乙烯-六氟丙烯，有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺，按重量份计，交联剂、光引发剂、单离子聚合物锂盐以及有机聚合物基体的比例为10:0.3:100:30。

S4：采用浇筑法对混合溶液C进行成膜处理，真空干燥后进行20min的UV光引发，制得单离子固态聚合物电解质。该单离子固态聚合物电解质样品的离子电导率为1.2×10

实施例21

一种单离子固态聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：

S1：将RAFT试剂、4-苯乙烯磺酰(苯基磺酰)亚胺锂与乙烯基EO单体加入到引发剂和有机溶剂中，搅拌混合均匀，得到溶液A；

其中，RAFT试剂为4-氰基-4-(十二烷基硫烷基硫代羰基)硫烷基戊酸，乙烯基EO单体为甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯，引发剂为偶氮二异丁酸二甲酯，有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮；乙烯基EO单体的分子量为1000g/mol；RAFT试剂、4-苯乙烯磺酰(苯基磺酰)亚胺锂与乙烯基EO单体与引发剂以及有机溶剂的摩尔比为1:8.5:7:5.0:20；

S2：密封条件下使溶液A在50℃恒温反应48h，进行无氧聚合反应得到单离子聚合物锂盐；

S3：将交联剂、光引发剂、单离子聚合物锂盐、有机聚合物基体与有机溶剂混合并在室温下继续搅拌得到溶液C；

其中，交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，光引发剂为二苯甲酮和α-胺烷基苯酮，有机聚合物基体为聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯以及聚碳酸丙烯酯的混合物，有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺，按重量份计，交联剂、光引发剂、单离子聚合物锂盐以及有机聚合物基体的比例为8:0.2:70:15。

S4：采用浇筑法对混合溶液C进行成膜处理，真空干燥后进行20min的UV光引发，制得单离子固态聚合物电解质。该单离子固态聚合物电解质样品的离子电导率为6.85×10

实施例21

与实施例20制备方法的区别在于有机聚合物基体为聚偏二氟乙烯-六氟丙烯。

实施例22

与实施例20制备方法的区别在于有机聚合物基体为聚甲基丙烯酸甲酯。

实施例23

与实施例20制备方法的区别在于有机聚合物基体为聚碳酸丙烯酯与聚氨酯的混合物。

实施例24

与实施例20制备方法的区别在于有机聚合物基体为聚氯乙烯、聚环氧丙烷以及聚偏氯乙烯的混合物。

实施例25

与实施例20制备方法的区别在于有机聚合物基体为聚磷嗪和聚硅氧烷的混合物。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。