背景技术：
1、在过去的几十年里，锂离子电池(li离子电池)由于其独特的高能量密度同时以可接受的价格维持高功率和循环能力，已经发展成为占主导地位的高能化学。然而，目前商用li离子电池化学的能量密度正接近该技术的理论极限，而随着针对交通运输和能源行业的快速电气化趋势，对更低单位成本的更高能量密度电池的需求也在增长。确实存在对具有提高的容量、长循环寿命和高稳定性的电池的需要。用锂金属阳极取代li离子电池中的石墨阳极有机会显著增加锂电池的能量密度。然而，在反复充放电循环后，锂金属电池会因电解质耗尽而遭受不可逆的容量损失，并且由于高反应性锂金属阳极与电解质组分之间的寄生反应而导致锂库存损失。这一过程造成了锂阳极表面的局部不均匀性，进一步加剧不均匀的镀层和剥离并导致物理上分离出的“死”锂出现。此外，不均匀的锂镀层增加了枝晶形成的风险，其可造成热失控导致灾难性的电池故障，对锂金属电池的商业化构成重大障碍。减缓锂金属电池中枝晶的形成对于使其在商业应用中安全、稳定的使用至关重要。
2、电池隔膜是li离子电池的关键部件，因为它隔离电极，提供通过充满电解质的大孔隙的离子传输并且隔绝否则会引起短路的电子传导。虽然隔膜不直接参与电池反应，但其物理特性在决定电池性能(包括能量密度、功率密度和安全性)方面发挥着重要作用。重要的是，隔膜的机械完整性在电池单元整个使用寿命期间对于防止内部短路至关重要。
3、目前，li离子电池中使用了多种多孔膜隔膜材料和复合体，例如由聚烯烃制成的隔膜，例如聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)和聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯(pp/pe/pp)，以及陶瓷涂布的隔膜(包括至少一面涂布有陶瓷复合层的pp、pe或多层多孔基材)。如美国专利6,432,583(celgard inc.)所述，陶瓷复合层旨在阻断枝晶生长并防止电子短路。尽管陶瓷涂布的隔膜已成功在li离子电池中使用以提高机械特性，但由于承载陶瓷涂层的粘合材料会在阳极引发寄生反应，其在锂金属电池中的使用受到限制。
4、wo 2018/106957(sepion technologies,inc等)描述了多孔聚合物(10-40％孔隙率，0.5-2.0nm孔径)作为模板的应用，该模板将溶液处理的固态前体和含卤离子的盐作为保形涂层递送到锂金属表面和隔膜表面之间，以增加隔膜的润湿性并增加在隔膜-阳极界面处的锂离子浓度和迁移率。该文献还描述了电化学电池，其包括包含多层的隔膜：第一聚合物层，包含平面物质和连接子。隔膜还可以包含由pp或pe制成的多孔支撑物，其层压到第一聚合物层上。隔膜还可以包含层压到多孔支撑物上的第二膜层，该第二层包含陶瓷材料。
5、已探究了固有微孔聚合物(pim)作为选择性电池膜的用途。pim由稠合环组成，这些稠合环提供刚性和扭转位点，这些位点可能由螺环中心、弯曲或桥接的环部分或者类似的结构组分(作为屏障防止聚合物链的构象松弛)提供。自2006年以来pim已被描述和研究，因为它们可创造出连续的互连空隙网络，用作气体分离膜、储氢材料、吸附剂和非均相催化剂。pim的固有微孔性被定义为互连分子间空隙的连续网络，其作为组分大分子的形状和刚性的直接结果而形成。值得注意的是，li等人的文章(nano lett.2015,15,5724-5729)描述了pim作为膜平台用于实现非水电解质中的高通量、离子选择性传输。
6、由于锂金属具有高反应性，在电极和相邻的充满电解质的隔膜的界面处会形成固体电解质界面(sei)。sei的组成和形貌会影响电化学电池的性能。一方面，原位sei形成过程中固有的部分锂库存的消耗降低了电化学电池的库仑效率。另一方面，最佳的sei可限制电解质组分的进一步分解并提高位于电极-隔膜界面处的锂离子传输，从而提高电池的循环性能和使用寿命。
7、已探究了人工sei层以限制位于阳极材料表面的锂库存和电解质组分耗尽过程。其中一种方法是基于使用涂布在多孔支撑物上的pim层。值得注意的是，wo 2020/037246a1(加州大学董事会)描述了根据式-[a-ab-b]-的微孔梯形聚合物，其含有胺官能化的单体链段、偕胺肟官能化的单体链段或其组合，此类微孔聚合物用于隔膜，该隔膜可包含一种或多种支撑材料，例如玻璃纤维。实施例中描述了在多孔支撑物上的微孔聚合物薄膜，例如聚烯烃电池隔膜(例如celgard)。chengyin fu等人的文章(nature materials,2020年4月)描述了采用tbaf@pim-1涂布的聚烯烃隔膜层压的锂电极，即采用微孔聚合物主体(例如pim-1)与四丁基氟化铵(tbaf)组合涂布的隔膜，采用隔膜(celgard 2325)。然后将涂布的隔膜与含有可电离锂盐(例如lipf6)的碳酸盐电解质一起组装进li-li或li-nmc-622电池中。该复合体据称在锂金属电池中作为抑制枝晶的固体离子导体(sic)。
技术实现思路
1、在一种实施方式中，本发明提供了式i的聚合物：
2、
3、或其盐，其中：
4、r1a和r1b各自独立地为nr1a1r1a2、具有1-4个各自独立地为n、o或s的杂原子的5-10元杂环烷基或者具有1-4个各自独立地为n、o或s的杂原子的5-10元杂芳基，其中杂环烷基和杂芳基各自独立地被0、1、2或3个r1c基团取代；
5、每个r1a1和r1a2独立地为c1-6烷基、c2-6烯基、c2-6炔基或c5-8环烯基；
6、或者，r1a1和r1a2与它们所附接的原子组合以形成具有0或1个独立地为n、o或s的额外的杂原子的5至8元杂环烯基；
7、每个r1c独立地为c1-6烷基、c2-6烯基、c2-6炔基、c1-6羟烷基、c1-6烷氧基、c2-6烷氧基烷基、卤素、c1-6卤代烷基、c1-6卤代烷氧基、＝o、＝nh、-cn、-no2、-c(o)h、-c(o)r1d、-c(o)or1d、-s(o)2-c1-6烷基、-c1-6烷基-(so3-)、-o(p＝o)(or1d)2、具有1-4个各自独立地为n、o或s的杂原子的3-10元杂环烷基或者具有1-4个各自独立地为n、o或s的杂原子的3-10元杂芳基，其中每个杂环烷基和杂芳基独立地被0、1、2、3、4、5或6个r1e基团取代；
8、r1d为c1-6烷基或c1-6羟烷基；
9、每个r1e独立地为c1-6烷基、c2-6烯基、c2-6炔基、c1-6羟烷基、c1-6烷氧基、c2-6烷氧基烷基、卤素、c1-6卤代烷基、c1-6卤代烷氧基、＝ch2、＝o、＝nh、-cn或-no2；
10、r2a和r2b各自独立地为氢或c1-6烷基；
11、r3为氢、c1-6烷基或-cn；
12、x为-n＝或-c(r4)＝；
13、r4为氢、c1-6烷基或-cn；和
14、下标n为从10至1000的整数，
15、其中当r2a和r2b各自为氢，r3为-cn，x为-c(cn)＝，并且r1c不存在时，则r1a和r1b不为吡咯烷和吗啉，以及
16、其中当r2a和r2b各自为氢，r3为-cn，x为-c(cn)＝，并且r1a和r1b各自为哌嗪时，则r1c不为-c(o)or1d。
17、在另一种实施方式中，本发明提供了式ii的化合物：
18、
19、其中：
20、r1a和r1b各自独立地为nr1a1r1a2、具有1-4个各自独立地为n、o或s的杂原子的5-10元杂环烷基或者具有1-4个各自独立地为n、o或s的杂原子的5-10元杂芳基，其中杂环烷基和杂芳基各自独立地被0、1、2或3个r1c基团取代；
21、每个r1a1和r1a2独立地为c1-6烷基、c2-6烯基、c2-6炔基或c5-8环烯基；
22、或者，r1a1和r1a2与它们所附接的原子组合以形成具有0或1个独立地为n、o或s的额外的杂原子的5至8元杂环烯基；
23、每个r1c独立地为c1-6烷基、c2-6烯基、c2-6炔基、c1-6羟烷基、c1-6烷氧基、c2-6烷氧基烷基、卤素、c1-6卤代烷基、c1-6卤代烷氧基、＝o、＝nh、-cn、-no2、-c(o)h、-c(o)r1d、-c(o)or1d、-s(o)2-c1-6烷基、-c1-6烷基-(so3-)、-o(p＝o)(or1d)2、具有1-4个各自独立地为n、o或s的杂原子的3-10元杂环烷基或者具有1-4个各自独立地为n、o或s的杂原子的3-10元杂芳基，其中每个杂环烷基和杂芳基独立地被0、1、2、3、4、5或6个r1e基团取代；
24、r1d为c1-6烷基或c1-6羟烷基；
25、每个r1e独立地为c1-6烷基、c2-6烯基、c2-6炔基、c1-6羟烷基、c1-6烷氧基、c2-6烷氧基烷基、卤素、c1-6卤代烷基、c1-6卤代烷氧基、＝ch2、＝o、＝nh、-cn或-no2；
26、r2a和r2b各自独立地为氢或c1-6烷基，
27、其中当r2a和r2b各自为氢，并且r1c不存在时，则r1a和r1b不为吡咯烷和吗啉，以及
28、其中当r2a和r2b各自为氢，并且r1a和r1b各自为哌嗪时，则r1c不为-c(o)or1d。
29、在另一种实施方式中，本发明提供了一种制备式i的聚合物
30、
31、或其盐的方法，其包括：
32、a)形成反应混合物，该反应混合物包含式ii的化合物：
33、
34、非亲核碱、溶剂和式iii的化合物：
35、
36、其中在适于形成式i的化合物的条件下，式ii的化合物与式iii的化合物的摩尔比小于1.1，
37、其中：
38、r1a和r1b各自独立地为nr1a1r1a2、具有1-4个各自独立地为n、o或s的杂原子的5-10元杂环烷基或者具有1-4个各自独立地为n、o或s的杂原子的5-10元杂芳基，其中杂环烷基和杂芳基各自独立地被0、1、2或3个r1c基团取代；
39、每个r1a1和r1a2独立地为c1-6烷基、c2-6烯基、c2-6炔基或c5-8环烯基；
40、或者，r1a1和r1a2与它们所附接的原子组合以形成具有0或1个独立地为n、o或s的额外的杂原子的5至8元杂环烯基；
41、每个r1c独立地为c1-6烷基、c2-6烯基、c2-6炔基、c1-6羟烷基、c1-6烷氧基、c2-6烷氧基烷基、卤素、c1-6卤代烷基、c1-6卤代烷氧基、＝o、＝nh、-cn、-no2、-c(o)h、-c(o)r1d、-c(o)or1d、-s(o)2-c1-6烷基、-c1-6烷基-(so3-)、-o(p＝o)(or1d)2、具有1-4个各自独立地为n、o或s的杂原子的3-10元杂环烷基或者具有1-4个各自独立地为n、o或s的杂原子的3-10元杂芳基，其中每个杂环烷基和杂芳基独立地被0、1、2、3、4、5或6个r1e基团取代；
42、r1d为c1-6烷基或c1-6羟烷基；
43、每个r1e独立地为c1-6烷基、c2-6烯基、c2-6炔基、c1-6羟烷基、c1-6烷氧基、c2-6烷氧基烷基、卤素、c1-6卤代烷基、c1-6卤代烷氧基、＝ch2、＝o、＝nh、-cn或-no2；
44、r2a和r2b各自独立地为氢或c1-6烷基；
45、r3为氢、c1-6烷基或-cn；
46、x为-n＝或-c(r4)＝；
47、r4为氢、c1-6烷基或-cn；以及
48、n为从10至1000的整数。
49、在另一种实施方式中，本发明提供了一种电化学电池，其包括阳极；阴极；包含式i的聚合物的隔膜；和电解质。