一种基于纤维素网络结构的分子刷聚合物膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种基于纤维素网络结构的分子刷聚合物膜及其制备方法和应用。所述的三维网络结构是通过表面接枝技术在纤维素上接枝功能高分子，通过抽滤或者加热挥发制成薄膜，充当锂电池中的凝胶聚合物电解质部分。所述的网络结构是以天然高分子纤维素为骨架，接枝功能分子刷构筑新型的三维网络结构，不仅可以明显提高材料的吸液率，同时有效提高锂离子的移动速度。此外，一方面通过接枝具有锂盐基团的功能分子刷可以明显提高锂离子的迁移数。另一方面功能分子刷含有烷氧基团则可以提高锂离子的离子电导率，有效改善锂电池的电化学性能。在组装电池过程中，利用原位热聚合法有效降低锂金属电池内部电极与电解质之间的界面阻抗。

【技术实现步骤摘要】
一种基于纤维素网络结构的分子刷聚合物膜及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种具有纤维素功能分子刷凝胶聚合物电解质的制备方法，该电解质能够应用于高性能锂电池中。本专利技术涉及高性能凝胶聚合物电解质的制备技术和锂电池领域。
技术介绍
液体电解质都存在比如漏液、体积膨胀、电极腐蚀、自放电、低温性能差以及难以设计不同形状等问题。而凝胶聚合物电解质具有独特的优势，比如优异的热稳定性，能大大提高电池的安全性能，另外，凝胶聚合物电解质能够同时替代电池的电解液与隔膜两个部分，降低电池成品的体积、质量，显著提高能量密度。同时聚合物优异的柔韧性使其面向可穿戴设备的电池提供更多可能。基于安全性能、较宽的工作温度范围及柔性电池设计等方面的综合考虑，兼具有液态电解质和固态电解质优势的凝胶型电解质是最优选择。凝胶聚合物电解质在固态聚合物电解质的基础上引入增塑剂，有效改善电解质离子导电性能，但传统的凝胶电解质通常单独制备，然后与正负极一起组装成电池，会导致电极与电解质之间的界面接触变差，不良的界面接触一方面会使电池内阻增加，另外一方面在弯曲强度比较大的时候会本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于纤维素网络结构的分子刷聚合物膜的制备方法，其特征在于，括以下步骤：/n(1)将纤维素改性接上溴基，得到含有溴官能团的纤维素；/n(2)将步骤(1)中制备得到的含溴官能团的纤维素与高分子单体、配体、催化剂、溶剂Ⅰ混合均匀，在惰性气体保护下反应20-40min，再加入还原剂，通入惰性气体20-40min，然后在50-90℃下反应，得到中间产物一；所述高分子单体为磺酸类导锂单体；/n(3)向步骤(2)制备得到的中间产物一中加入溶剂Ⅱ，离心并用盐酸溶液洗涤数次，将离心产物分散在LiOH溶液中，搅拌6-24h，再次离心并将离心产物用水和/或乙醇洗涤数次，得到中间产物二；/n(4)将步骤(3)...

【技术特征摘要】
1.一种基于纤维素网络结构的分子刷聚合物膜的制备方法，其特征在于，括以下步骤：
(1)将纤维素改性接上溴基，得到含有溴官能团的纤维素；
(2)将步骤(1)中制备得到的含溴官能团的纤维素与高分子单体、配体、催化剂、溶剂Ⅰ混合均匀，在惰性气体保护下反应20-40min，再加入还原剂，通入惰性气体20-40min，然后在50-90℃下反应，得到中间产物一；所述高分子单体为磺酸类导锂单体；
(3)向步骤(2)制备得到的中间产物一中加入溶剂Ⅱ，离心并用盐酸溶液洗涤数次，将离心产物分散在LiOH溶液中，搅拌6-24h，再次离心并将离心产物用水和/或乙醇洗涤数次，得到中间产物二；
(4)将步骤(3)中制备得到的中间产物二分散在溶剂Ⅲ中，经抽滤或加热挥发成膜；
当高分子单体为烷氧类导锂单体时，则省略步骤(3)，即直接将中间产物一分散在溶剂Ⅲ中，经抽滤或加热挥发成膜。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的高分子单体包括2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯、甲基丙烯酸甲氧基乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸异丁酯、对苯乙烯磺酸钠、甲基丙烯酸-3-磺酸丙酯钾、2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸中的一种或几种。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的配体包括1,1,4,7,10,10-六甲基三乙烯四胺、N,N,N',N”,N”-五甲基二亚乙基三胺、三(2-二甲氨基乙基)胺中的一种或几种；
所述的催化剂为溴化亚铜、氯化亚铜中的一种或两种；
所述还原剂为抗坏血酸。


4.根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述高分子单体与含溴官能团的纤维素的摩尔比为50-300：1，优选120：1；高分子单体与配体的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴丁财，贾丹阳，刘如亮，周铭洪，刘绍鸿，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44