无溶剂聚合物离子导体及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及功能高分子材料领域，公开了一种无溶剂聚合物离子导体及其制备方法与应用。该制备方法包括先将含氨基或酰肼的化合物、醛类化合物、有机金属锂盐在有机溶剂中接触，发生可逆席夫碱反应得到凝胶，再将所述凝胶进行干燥，得到无溶剂聚合物离子导体。本发明专利技术制备得到的无溶剂聚合物离子导体具有室温离子电导率高的优点。导率高的优点。导率高的优点。

【技术实现步骤摘要】
无溶剂聚合物离子导体及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及功能高分子材料领域，具体涉及一种无溶剂聚合物离子导体及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]聚合物离子导体具有成膜性好、质轻、柔韧性好、稳定性高等优点，且可通过灵活多样的分子链设计，赋予其可拉伸、自愈合、透明、形状记忆等多种功能性，显示出良好的应用前景，引起了广泛的关注。
[0003]聚合物离子导体通常可分为两类：聚合物凝胶和无溶剂聚合物离子导体。聚合物凝胶中的液体在低温时会产生相变凝固，在室/高温条件下凝胶中的溶剂会挥发，致使凝胶的可拉伸性和离子电导率急剧地降低，因而其热稳定性和环境适应性都很差，目前仍难以实现实际应用转化。
[0004]无溶剂聚合物离子导体分子链上含有孤对电子的杂原子(O、S、Si、N等)，与金属盐离子(Li
+
等)络合，随着聚合物分子链段的运动，金属离子与杂原子上的孤对电子通过配位作用不断地络合与解离，可实现金属离子沿聚合物分子链和链间的迁移。虽然无溶剂聚合物离子导体跟聚合物凝胶相比，可以实现实际应用转化，但是，无溶剂聚合物离子导体目前最大的瓶颈问题是其室温离子电导率低。
[0005]因此，亟待提供一种室温下离子电导率高的无溶剂聚合物离子导体及其制备方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的无溶剂聚合物离子导体室温离子电导率低的问题，提供一种无溶剂聚合物离子导体及其制备方法和应用，该无溶剂聚合物离子导体具有室温下离子电导率高的优点。/>[0007]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种无溶剂聚合物离子导体的制备方法，所述方法包括：先将含氨基或酰肼的化合物、醛类化合物、有机金属锂盐在有机溶剂中接触，发生可逆席夫碱反应得到凝胶，再将所述凝胶进行干燥，得到无溶剂聚合物离子导体；
[0008]其中，在所述含氨基或酰肼的化合物与醛类化合物中，至少有一个是聚合物；
[0009]所述含氨基的化合物选自聚氧乙烯二胺、聚二甲基硅氧烷二胺、均苯三胺、对苯二胺中的至少一种，所述含酰肼的化合物选自双对苯甲酰肼封端的聚氧乙烯和/或N,N,N,N
‑
四丙酰肼封端的聚二甲基硅氧烷；
[0010]所述醛类化合物选自均苯三甲醛、对苯二甲醛、2,2,2
‑
三取代对苯甲醛甲醚乙烷、醛基封端的聚氧乙烯、醛基封端的聚二甲基硅氧烷中的至少一种；
[0011]所述有机金属锂盐选自双三氟甲烷磺酰亚胺锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、三氟甲烷磺酸锂中的至少一种。
[0012]本专利技术第二方面提供了一种由本专利技术第二方面所述的制备方法制备得到的无溶剂聚合物离子导体；优选地，所述无溶剂聚合物离子导体室温下离子导电率为0.3
×
10
‑4S/cm
‑5×
10
‑4S/cm，优选为0.4
×
10
‑4S/cm
‑3×
10
‑4S/cm。
[0013]本专利技术第三方面提供了一种无溶剂聚合物离子导体在电池中的应用。
[0014]通过上述技术方案，本专利技术取得的有益技术效果如下：
[0015]1)本专利技术提供的无溶剂聚合物离子导体具有室温离子电导率高的优点；
[0016]2)本专利技术提供的无溶剂聚合物离子导体的制备方法，操作简单，适合工业化推广；
[0017]3)本专利技术提供的无溶剂聚合物离子导体在电池领域具有良好的应用前景。
附图说明
[0018]图1是实施例1所制备的无溶剂聚合物离子导体的红外图；
[0019]图2是实施例2所制备的无溶剂聚合物离子导体的红外图；
[0020]图3是实施例1所制备的无溶剂聚合物离子导体的热重曲线图；
[0021]图4是实施例1所制备的无溶剂聚合物离子导体的离子导电率测试结果图；
[0022]图5a是实施例1所制备的无溶剂聚合物离子导体的力学性能测试结果图；
[0023]图5b是实施例1所制备的无溶剂聚合物离子导体的电学性能测试结果图。
具体实施方式
[0024]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0025]本专利技术第一方面提供了一种无溶剂聚合物离子导体的制备方法，所述方法包括：先将含氨基或酰肼的化合物、醛类化合物、有机金属锂盐在有机溶剂中接触，发生可逆席夫碱反应得到凝胶，再将所述凝胶进行干燥，得到无溶剂聚合物离子导体；
[0026]其中，所述含氨基或酰肼的化合物和醛类化合物中，至少有一个是聚合物；
[0027]所述含氨基的化合物选自聚氧乙烯二胺、聚二甲基硅氧烷二胺、均苯三胺、对苯二胺中的至少一种，所述含酰肼的化合物选自双对苯甲酰肼封端的聚氧乙烯和/或N,N,N,N
‑
四丙酰肼封端的聚二甲基硅氧烷；
[0028]所述醛类化合物选自均苯三甲醛、对苯二甲醛、醛基封端的聚氧乙烯、醛基封端的聚二甲基硅氧烷中的至少一种；
[0029]所述有机金属锂盐选自双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)，高氯酸锂(LiCLO4)，六氟磷酸锂(LiPF6)，四氟硼酸锂(LiBF4)，六氟砷酸锂(LiAsF6)，三氟甲烷磺酸锂(LiTf)中的至少一种。
[0030]在一个优选的实施方式中，所述含氨基的化合物为聚氧乙烯二胺或聚二甲基硅氧烷二胺。其中，所述聚氧乙烯二胺的数均分子量为1000
‑
10000g/mol，优选为2000
‑
4000g/mol，其化学结构式表示为其中，n代表聚氧乙烯二胺的聚合度，与聚氧乙烯二胺的数均分子量相对应。所述聚二甲基硅氧烷二胺的数均分子量为2000
‑
10000g/
mol，优选为3000
‑
8000g/mol，其化学结构式表示为其中，m代表聚二甲基硅氧烷二胺的聚合度，与聚二甲基硅氧烷二胺的数均分子量相对应。
[0031]在一个优选的实施方式中，所述醛类化合物为均苯三甲醛，所述有机金属锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂。
[0032]在一个优选的实施方式中，所述溶剂选自乙醇，二甲基亚砜(DMSO)，二氯甲烷(CH2Cl2)，三氯甲烷(CHCl3)，N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)中的至少一种，优选为N,N
‑
二甲基甲酰胺和/或三氯甲烷。
[0033]在一个优选的实施方式中，所述接触包括：将含氨基或酰肼的化合物和有机金属锂盐溶于有机溶剂中，得到混合液I；将醛类化合物溶于有机溶剂中，得到混合液II；然后将混合液I和混合液II进行混合。
[0034]在一个优选的实施方式中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无溶剂聚合物离子导体的制备方法，其特征在于，所述方法包括：先将含氨基或酰肼的化合物、醛类化合物、有机金属锂盐在有机溶剂中接触，发生可逆席夫碱反应得到凝胶，再将所述凝胶进行干燥，得到无溶剂聚合物离子导体；其中，在所述含氨基或酰肼的化合物与醛类化合物中，至少有一个是聚合物；所述含氨基的化合物选自聚氧乙烯二胺、聚二甲基硅氧烷二胺、均苯三胺、对苯二胺中的至少一种，所述含酰肼的化合物选自双对苯甲酰肼封端的聚氧乙烯和/或N,N,N,N
‑
四丙酰肼封端的聚二甲基硅氧烷；所述醛类化合物选自均苯三甲醛、对苯二甲醛、2,2,2
‑
三取代对苯甲醛甲醚乙烷、醛基封端的聚氧乙烯、醛基封端的聚二甲基硅氧烷中的至少一种；所述有机金属锂盐选自双三氟甲烷磺酰亚胺锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、三氟甲烷磺酸锂中的至少一种。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述含氨基的化合物为聚氧乙烯二胺和/或聚二甲基硅氧烷二胺；优选地，所述聚氧乙烯二胺的数均分子量为1000
‑
10000g/mol，优选为2000
‑
4000g/mol；所述聚二甲基硅氧烷二胺的数均分子量为2000
‑
10000g/mol，优选为3000
‑
8000g/mol。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述醛类化合物为均苯三甲醛，所述有机金属锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂。4.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的制备方法，其中，所述有机溶剂选自乙醇，二甲基亚砜、二氯甲烷、三氯甲烷、N,N
‑
二甲基甲酰胺中的至少一种，优选为N,N
‑
二甲基甲酰胺和/或三氯甲烷。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲雄，张盼盼，王中林，
申请(专利权)人：北京纳米能源与系统研究所，
类型：发明
国别省市：