一种PMMA基凝胶聚合物电解质的制备方法技术

本发明专利技术公开一种PMMA基凝胶聚合物电解质的制备方法，包括步骤：S1：笼形多面体低聚倍半硅氧烷POSS的制备；S2：POSS与MMA的物理混合；S3：MMA的本体聚合；S4：POSS/PMMA复合膜的相转换；S5：POSS/PMMA复合膜的烘干；S6：POSS/PMMA的凝胶化。本发明专利技术解决了相转换法制备PMMA成膜性差的问题；通过掺杂改性、配比优化改善了PMMA基凝胶聚合物电解质的孔隙结构，提高了PMMA基凝胶聚合物电解质的电化学性能，尤其是大大提高了离子电导率。

A preparation method of PMMA based gel polymer electrolyte

The invention discloses a preparation method of a PMMA based gel polymer electrolyte, comprising steps: S1: preparation of cage polyhedral oligomeric silsesquioxane POSS; physical mixing of S2:POSS and MMA; bulk polymerization of S3:MMA; phase transformation of S4:POSS/PMMA composite membrane; drying of S5:POSS/PMMA composite membrane; S6:POSS/PMMA gelation. The invention solves the problem of poor film forming ability of PMMA prepared by phase transformation method, improves the pore structure of PMMA based gel polymer electrolyte by doping modification and proportion optimization, and improves the electrochemical performance of PMMA based gel polymer electrolyte, in particular, greatly improves ionic conductivity.

【技术实现步骤摘要】
一种PMMA基凝胶聚合物电解质的制备方法
本专利技术涉及锂电池领域，特别涉及一种PMMA基凝胶聚合物电解质的制备方法。
技术介绍
目前凝胶聚合物电解质的制备方法主要包括相转换法、浇注成膜法、丝网印刷法和静电纺丝法等，其中相转换法具有成膜速度快、环境友好、操作简单的特点，通常，纯PMMA结晶度较高，直接利用相转换法制备的聚合物膜脆性非常大，完全无法满足机械性能的要求，更无法装配和使用。利用相转换法制备PMMA基聚合物成膜性极差，离子电导率也有待提高，很难满足机械性能和电性能要求，严重阻碍了PMMA基凝胶聚合物电解质的研究，因此，本专利技术基于此而研发。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种PMMA基凝胶聚合物电解质的制备方法，以相转换法制备了可满足装配和使用的PMMA基凝胶聚合物电解质。为实现上述目的，本专利技术的具体技术方案如下：一种PMMA基凝胶聚合物电解质的制备方法，包括步骤：S1：笼形多面体低聚倍半硅氧烷POSS的制备；S2：POSS与MMA的物理混合；S3：MMA的本体聚合；S4：POSS/PMMA复合膜的相转换；S5：POSS/PMMA复合膜的烘干；S6：POSS/PMMA的凝胶化。作为本专利技术一优选技术方案，所述步骤S1包括如下过程：(1)、将一定体积比的乙酸乙酯(EAC)、乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)密封搅拌10～60min，混合均匀；(2)、配制体积分数为10％～50％的盐酸水溶液，将其逐滴加入到步骤(1)的混合溶液中；(3)、将步骤(2)中的混合物在20～40℃水浴密封搅拌2～8天；(4)、将步骤(3)得到的产物用足量的甲醇反复洗涤抽滤3次以上；(5)、将步骤(4)得到的产物在60～80℃真空烘烤12h以上，得到POSS。作为本专利技术一优选技术方案，步骤S2包括如下过程：将步骤S1制备得到的POSS与MMA按质量比5％～15％物理混合。作为本专利技术一优选技术方案，步骤S3包括如下过程：(1)、将步骤S2中得到的POSS/MMA混合物与N，N-二甲基甲酰胺(DMF)混合，优选地，POSS/MMA与DMF的质量比为3∶10；(2)、对步骤(1)中的混合溶液在60～80℃水浴加热搅拌；(3)、在步骤(2)加入一定量的VTMS，继续水浴搅拌10～30min，优选地，VTMS与POSS/MMA混合物的质量比为1.3∶1。作为本专利技术一优选技术方案，步骤S4包括如下过程：(1)、配制体积分数为50％的盐酸水溶液；(2)、将步骤S3得到的混合溶液均匀涂覆于聚丙烯无纺布上；(3)、将步骤(2)得到的湿膜完全浸入步骤(1)的盐酸水溶液中，保持1h以上。作为本专利技术一优选技术方案，步骤S5包括如下过程：(1)、将步骤S4得到的POSS/PMMA复合膜在室温下风干12h以上；(2)、将步骤(1)的复合膜在60～80℃真空烘烤6h以上。作为本专利技术一优选技术方案，步骤S6包括如下过程：将步骤S5得到的POSS/PMMA复合膜浸泡在电解液中20min以上，充分吸液后凝胶化，得到POSS/PMMA凝胶聚合物电解质。采用本专利技术的技术方案，具有以下有益效果：(1)、解决了相转换法制备PMMA成膜性差的问题；(2)、通过掺杂改性、配比优化改善了PMMA基凝胶聚合物电解质的孔隙结构，提高了PMMA基凝胶聚合物电解质的电化学性能，尤其是大大提高了离子电导率。附图说明图1是本专利技术的工艺流程图；图2是10％POSS/PMMA隔膜的扫描电镜图；图3是10％POSS/PMMA凝胶聚合物电解质的线性扫描伏安曲线；图4是不同质量比例的POSS/PMMA凝胶聚合物电解质的交流阻抗谱图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例，对本专利技术进一步说明。参考图1所示，本专利技术提供一种PMMA基凝胶聚合物电解质的制备方法，包括步骤：S1：笼形多面体低聚倍半硅氧烷POSS的制备。所述步骤S1包括如下过程：(1)、将一定体积比的乙酸乙酯(EAC)、乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)密封搅拌10～60min，混合均匀；(2)、配制体积分数为10％～50％的盐酸水溶液，将其逐滴加入到步骤(1)的混合溶液中；(3)、将步骤(2)中的混合物在20～40℃水浴密封搅拌2～8天；(4)、将步骤(3)得到的产物用足量的甲醇反复洗涤抽滤3次以上；(5)、将步骤(4)得到的产物在60～80℃真空烘烤12h以上，得到POSS。S2：POSS与MMA的物理混合。步骤S2包括如下过程：将步骤S1制备得到的POSS与MMA按质量比5％～15％物理混合。S3：MMA的本体聚合。步骤S3包括如下过程：(1)、将步骤S2中得到的POSS/MMA混合物与N，N-二甲基甲酰胺(DMF)混合，优选地，POSS/MMA与DMF的质量比为3∶10；(2)、对步骤(1)中的混合溶液在60～80℃水浴加热搅拌；(3)、在步骤(2)加入一定量的VTMS，继续水浴搅拌10～30min，优选地，VTMS的与POSS/MMA混合物的质量比为1.3∶1。S4：POSS/PMMA复合膜的相转换。步骤S4包括如下过程：(1)、配制体积分数为50％的盐酸水溶液；(2)、将步骤S3得到的混合溶液均匀涂覆于聚丙烯无纺布上；(3)、将步骤(2)得到的湿膜完全浸入步骤(1)的盐酸水溶液中，保持1h以上。S5：POSS/PMMA复合膜的烘干。步骤S5包括如下过程：(1)、将步骤S4得到的POSS/PMMA复合膜在室温下风干12h以上；(2)、将步骤(1)的复合膜在60～80℃真空烘烤6h以上。S6：POSS/PMMA的凝胶化。步骤S6包括如下过程：将步骤S5得到的POSS/PMMA复合膜浸泡在电解液中20min以上，充分吸液后凝胶化，得到POSS/PMMA凝胶聚合物电解质。以下按照本专利技术的方法制备实施例1-3，其与对比例1相比较。实施例1-POSS含量5％将EAC、VTMS和MPS按体积比12∶3∶1混合，密闭搅拌10min后，再将体积分数为30％的盐酸水溶液逐滴加入到混合溶液中，然后在20℃水浴搅拌4天，静置1天后，用足量甲醇对产物反复洗涤抽滤3次，接着在60℃真空烘烤12h，得到纳米粒子POSS。然后将0.03gPOSS、0.57gMMA与0.8mlDMF混合，在70℃水浴搅拌至POSS/MMA完全溶解，将热溶液立即涂覆于聚丙烯无纺布上，浸入50％盐酸水溶液中，保持1h后，取出在室温下风干12h，然后转移到60℃烤箱真空烘烤6h，得到5％POSS/PMMA复合膜，将复合膜在1mol/LLiPF6电解液中浸泡20min，得到凝胶聚合物电解质。实施例2-POSS含量10％将EAC、VTMS和MPS按体积比12∶3∶1混合，密闭搅拌10min后，再将体积分数为30％的盐酸水溶液逐滴加入到混合溶液中，然后在20℃水浴搅拌4天，静置1天后，用足量甲醇对产物反复洗涤抽滤3次，接着在60℃真空烘烤12h，得到纳米粒子POSS。然后将0.06gPOSS、0.54gMMA与0.8mlDMF混合，在70℃水浴搅拌至POSS/MMA完全溶解，将热溶液立即涂覆于聚丙烯无纺布上，浸入50％盐酸水溶液中，保持1h后，取出在室温下风干12h，然后转移到60℃烤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PMMA基凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，包括步骤：S1：笼形多面体低聚倍半硅氧烷POSS的制备；S2：POSS与MMA的物理混合；S3：MMA的本体聚合；S4：POSS/PMMA复合膜的相转换；S5：POSS/PMMA复合膜的烘干；S6：POSS/PMMA的凝胶化。

【技术特征摘要】
1.一种PMMA基凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，包括步骤：S1：笼形多面体低聚倍半硅氧烷POSS的制备；S2：POSS与MMA的物理混合；S3：MMA的本体聚合；S4：POSS/PMMA复合膜的相转换；S5：POSS/PMMA复合膜的烘干；S6：POSS/PMMA的凝胶化。2.根据权利要求1所述的PMMA基凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，所述步骤S1包括如下过程：(1)、将一定体积比的乙酸乙酯(EAC)、乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)密封搅拌10～60min，混合均匀；(2)、配制体积分数为10％～50％的盐酸水溶液，将其逐滴加入到步骤(1)的混合溶液中；(3)、将步骤(2)中的混合物在20～40℃水浴密封搅拌2～8天；(4)、将步骤(3)得到的产物用足量的甲醇反复洗涤抽滤3次以上；(5)、将步骤(4)得到的产物在60～80℃真空烘烤12h以上，得到POSS。3.根据权利要求1所述的PMMA基凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，步骤S2包括如下过程：将步骤S1制备得到的POSS与MMA按质量比5％～15％物理混合。4.根据权利要求1所述的PMMA基凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，步骤S3包括如下过程：(1)、将步骤S2中得到的POSS/MMA混合物与N，N-二...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷付权，胡立平，叶茂，
申请(专利权)人：广东天劲新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44