三臂支化聚合离子液体凝胶电解质及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种三臂支化聚合离子液体凝胶电解质及其制备方法，其步骤为：以三羟甲基丙烷与2‑溴异丁酰溴反应制备三臂大分子引发剂；以三臂大分子引发剂进行甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的原子转移自由基聚合，制备三臂支化聚合物；将三臂支化聚合物与卤代烃或卤代季铵盐进行N‑烷基化反应、离子交换得到三臂支化聚合离子液体；将三臂支化聚合离子液体与不同锂盐、离子液体进行复合，通过溶液浇铸法得到聚合离子液体凝胶电解质。该凝胶电解质具有较高的离子电导率、离子迁移数和较宽的电化学窗口，可用于锂离子电池，锂硫电池，锂空气电池等领域。

【技术实现步骤摘要】
三臂支化聚合离子液体凝胶电解质及其制备方法
本专利技术属于储能器件用电解质隔膜材料制备技术，具体涉及一种三臂支化聚合离子液体凝胶电解质及其制备方法。
技术介绍
随着科学技术的发展和人们生活水平的不断提高，笔记本电脑、手机等各种便携式移动电子设备已经成为日常生活中的必需品，这些移动终端的使用离不开储能器件的发展。另一方面，化石燃料的大规模使用带来诸如酸雨、温室效应等严重的环境污染问题，提高能源利用和转化效率，充分发展绿色能源技术迫在眉睫。锂离子电池是当今国际社会公认的理想化学储能装置，已逐步替代其它二次电池成为各种电子设备的首选。尽管锂离子二次电池早在上世纪90年代就已经实现了商品化，但其中电解质材料的使用还有很大的改进和发展空间。到目前为止，使用最为广泛的锂离子电池采用的电解质均为液态有机化合物，具有易泄露、闪点较低、易燃烧、易挥发、有毒等缺点，在运输和携带过程中发生挤压、碰撞很容易造成电池的变形甚至是电解液的泄露，对环境以及人体健康造成威胁。在过充或某些意外情况下，还易发生短路、燃烧、爆炸等问题，严重影响电池的可靠性。苹果公司的笔记本电脑自燃、三星note7手机电池爆炸，美国联合包本文档来自技高网...

【技术保护点】
三臂支化聚合离子液体，其特征在于，其结构通式为：

【技术特征摘要】
1.三臂支化聚合离子液体，其特征在于，其结构通式为：其中，R1为以下结构：ClO4‐中的一种。R2为以下结构：中的一种，m为1～7；R3为以下结构：中的一种，m为1～3。2.三臂支化聚合离子液体的制备方法，其特征在于，步骤如下：步骤1，氮气条件下，将三羟甲基丙烷与2‐溴异丁酰溴进行酰化反应，制备三臂大分子引发剂Ⅰb，步骤2，氮气条件下，将步骤1中得到的Ⅰb与甲基丙烯酸二甲氨基乙酯进行原子转移自由基聚合反应，得到三臂支化聚合物Ⅰc，步骤3，氮气条件下，将步骤2中得到的Ⅰc与卤代烷烃进行离子化反应，得到三臂单中心聚合离子液体卤代中间体Ⅰd，步骤4，将步骤3中得到的Ⅰd与锂盐进行离子交换反应，得到三臂单中心聚合离子液体Ⅰ，3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述的三羟甲基丙烷Ⅰa与2‐溴异丁酰溴的摩尔比为1:6，三羟甲基丙烷Ⅰa与三乙胺的摩尔比为1:6；步骤2中，原子转移自由基聚合反应采用的催化剂为氯化亚铜、溴化亚铜中的一种；采用的配体为N,N,N',N”,N”‐五甲基二亚乙基三胺、三(2‐二甲氨基乙基)胺、1,1,4,7,10,10‐六甲基三亚乙基四胺、2,2‐联吡啶中的一种；所述的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯与催化剂的摩尔比为100:1，甲基丙烯酸二甲氨基乙酯与配体的摩尔比为100:1。4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述的卤代烷烃为溴/氯乙烷、正溴/氯丙烷、正溴/氯丁烷、正溴/氯戊烷、正溴/氯己烷、正溴/氯庚烷、正溴/氯辛烷、正溴/氯壬烷、正溴/氯癸烷中的一种；以单体单元的摩尔数计，所述的三臂支化聚合物Ⅰc与卤代烷烃的摩尔比为1:2；步骤4中，所述的锂盐为双三氟甲烷磺酰亚铵锂、三氟甲磺酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、全氟‐1‐丁磺酸锂中的一种；以单体单元的摩尔数计，所述的三臂单中心聚合离子液体Ⅰ与锂盐的摩尔比为1：1.05。5.三臂支化聚合离子液体的制备方法，其特征在于，步骤如下：步骤1，氮气条件下，将三羟甲基丙烷与2‐溴异丁酰溴进行酰化反应，制备三臂大分子引发剂Ⅰb，步骤2，氮气条件下，将步骤1中得到的Ⅰb与甲基丙烯酸二甲氨...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨勇，王煜峰，周宁，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32