一种表面改性的无机纳米粒子及其制备方法与应用技术
【技术实现步骤摘要】
一种表面改性的无机纳米粒子及其制备方法与应用
本专利技术属于复合材料
，涉及一种改性纳米粒子及其制备方法与应用，具体涉及一种表面接枝改性的无机纳米粒子及其制备方法与其在制备聚合物电解质膜中的应用。
技术介绍
能源短缺和环境污染已成为制约经济社会可持续发展的瓶颈，迫切需要开发新能源利用方式替代传统化石能源。锂离子电池具有能量密度和功率密度高、使用寿命长、自放电低、无记忆效应和环境友好等诸多优点，是一种性能优异的高比能化学电源，在电子设备、电动汽车和储能等领域具有广泛的应用前景。但目前传统锂离子电池使用了大量碳酸酯类有机电解液，挥发性强，闪点低，易燃烧，存在泄露和起火等安全隐患。为了控制有机电解液导致的安全风险，业界普遍认为使用聚合物电解质取代隔膜和电解液是一种有效的解决方案。聚合物电解质一般由聚合物电解质膜基体和增塑成分组成，挥发性组分少可以避免泄露和剧烈燃烧，此外，聚合物电解质柔性好，可以与电池的正负极极片之间形成非常紧密的界面接触，有利于减小电池内阻和界面阻抗，提高电池稳定性和能量密度，甚至可以用于制造柔性锂离子电池，有效避免传统锂离子电池在弯曲时隔膜滑动...
【技术保护点】
一种表面改性的无机纳米粒子，其特征在于所述表面改性的无机纳米粒子由无机金属氧化物纳米颗粒的核和接枝在颗粒表面的亲两性的有机链段组成，其中：接枝在颗粒表面的亲两性的有机链段占表面改性后的无机纳米粒子总质量的0.1～50%，所述无机金属氧化物纳米颗粒为三氧化二铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆、氧化锌无机纳米颗粒中的一种或几种，所述亲两性的有机链段由乙烯基硅烷偶联剂和2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸通过溶液聚合生成。
【技术特征摘要】
1.一种表面改性的无机纳米粒子，其特征在于所述表面改性的无机纳米粒子由无机金属氧化物纳米颗粒的核和接枝在颗粒表面的亲两性的有机链段组成，其中：接枝在颗粒表面的亲两性的有机链段占表面改性后的无机纳米粒子总质量的0.1～50%，所述无机金属氧化物纳米颗粒为三氧化二铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆、氧化锌无机纳米颗粒中的一种或几种，所述亲两性的有机链段由乙烯基硅烷偶联剂和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸通过溶液聚合生成。2.根据权利要求1所述的表面改性的无机纳米粒子，其特征在于所述乙烯基硅烷偶联剂具有CH2=CH(CH2)nSiX3的分子结构，其中：n=0～8，X为氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基、乙氧基、乙酰氧基或胺基。3.根据权利要求2所述的表面改性的无机纳米粒子，其特征在于所述乙烯基硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷。4.一种权利要求1-3任一权利要求所述的表面改性的无机纳米粒子的制备方法，其特征在于所述制备方法的具体步骤如下：步骤①：称取2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和乙烯基硅烷偶联剂，加入剩有无水有机溶剂的四口烧瓶中，安装冷凝回流装置，向上述溶液中通氮气5～20min驱赶空气并搅拌，接着在氮气气氛下加热到60～80℃，搅拌0.5～3h，制得前驱聚合溶液，其中：2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和乙烯基硅烷偶联剂单体的摩尔量之比为1:1，单体浓度控制在0.005～0.1mol/L；步骤②：称取一定量的自由基引发剂，溶解于无水有机溶剂，将溶有引发剂的溶液逐滴滴入步骤①中的溶液中，滴加完毕后继续通氮气加热聚合，之后，停止加热，继续搅拌并冷却到25～45℃，其中：自由基引发剂的用量为乙烯基硅烷偶联剂和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸总摩尔数的0.5～5%，加热聚合温度为45～90℃，加热聚合时间为5～12h；步骤③：称取无机金属氧化物纳米颗粒，超声分散到去离子水中，将分散液快速加入步骤②的溶液中，搅拌10～30h，之后，加入含有2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸等摩尔量的氢氧化锂或一半摩尔量的碳酸锂的去离子水溶液，搅拌2～10h，得到表面改性纳米粒子分散液；步骤④：将步骤③的混合液转入离心管中离心分离，用1:1～2（v/v）的乙醇-水的混合溶剂清洗离心产物2～4次后，将产物放入真空干燥箱中，50～120℃真空干燥8～12h后...
【专利技术属性】
技术研发人员：王振波，贺克武，陆阳，隋旭磊，周玉祥，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23
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