一种本征高拉伸多功能聚合物离子导体及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种本征高拉伸多功能聚合物离子导体及其制备方法与应用。所述本征高拉伸多功能聚合物离子导体由两种及以上(甲基)丙烯酸酯类或丙烯酰胺类单体，在含有增塑剂和锂盐的体系中共聚而成。本发明专利技术获得的离子导体具有高倍率拉伸性能、良好的回弹性能、高的室温离子电导率等优势。该离子导体可同时作为电子皮肤探测人体信号及作为高度拉伸储能器件的关键组分，例如电解质、电极基底和电极粘结剂来使用。本发明专利技术简单高效的制备发方法亦可有效降低工艺成本，在柔性可拉伸电子领域有重要的应用价值。的应用价值。的应用价值。

An intrinsic high tensile multifunctional polymer ionic conductor and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种本征高拉伸多功能聚合物离子导体及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于柔性电子领域，具体涉及一种本征高拉伸多功能聚合物离子导体及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]近年来，可穿戴电子设备得到了快速发展，其中电子皮肤和柔性可拉伸储能器件受到了人们的广泛关注。其中电子皮肤可以用于日常活动的监测、疾病预防和治疗等。另外，作为电子皮肤和各类可穿戴设备的供能组分，实现其力学可拉伸能够更好的适用可穿戴电子设备的快速发展，锂离子电池由于具有能量密度高、循环寿命长等优势，开发柔性可拉伸锂离子电池成为了当前的首选。
[0003]可拉伸聚合物离子导体不仅可以直接作为电子皮肤传输信号，也可以作为锂电池的电解质传输离子、防止电极接触短路，对电池的能量密度、循环寿命有着决定性的影响，开发高拉伸且高离子电导率的聚合物离子导体对于提升可拉伸锂离子电池的性能至关重要。然而，目前的离子导体仍难以兼顾高拉伸性和高离子电导率。如研究人员采用聚苯乙烯
‑
b
‑
聚丁二烯
‑
b
‑
聚苯乙烯基电解质制备了拉伸锂电池，然而电解质力学拉伸性差，器件的拉伸性仍有待提高。最近研究人员设计了超分子离子导体，实现了高倍拉伸(可拉伸～45倍)，但离子导体在高拉伸态离子传输能力受限。可见，仍需要进一步设计开发聚合物离子导体，以实现聚合物离子导体的高倍率拉伸及高离子电导率，以满足电子皮肤、柔性可拉伸储能器件对高力学性能、高导电性能的需求，进而推进柔性可穿戴电子的发展。
专利技术内容
[0004]为解决现有技术中的问题，本专利技术提供一种本征高拉伸多功能聚合物离子导体，所述的本征高拉伸多功能聚合物离子导体由聚合物骨架和导离子基质构成，其中，
[0005]所述聚合物骨架由单体和引发剂通过共聚制备得到，所述导离子基质由增塑剂与锂盐反应制备得到。
[0006]在一实施例中，所述单体为丙烯酸
‑2‑
甲氧乙基酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、2
‑
脲基
‑
4[1H]‑
嘧啶酮甲基丙烯酸乙酯或2
‑
丙烯酸
‑2‑
[[(丁基氨基)
‑
羰基]氧代]乙酯中的两种或两种以上的混合。
[0007]在一实施例中，所述引发剂为光引发剂和热引发剂；其中，
[0008]所述的光引发剂为1
‑
羟基环己基苯基甲酮、2
‑
二甲氨基
‑2‑
苄基
‑1‑
[4
‑
(4
‑
吗啉基)苯基]‑1‑
丁酮、2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基丙酮、2
‑
甲基
‑2‑
(4
‑
吗啉基)
‑1‑
[4
‑
(甲硫基)苯基]‑1‑
丙酮、2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
[4
‑
(2
‑
羟基乙氧基)苯基]‑1‑
丙酮、2,4
‑
二羟基二苯甲酮、2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基
‑
二苯基氧化膦、2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、三芳基碘鎓盐、烷基碘鎓盐、二芳基碘鎓盐或异丙苯茂铁六氟磷酸盐中一种或多种；
[0009]所述的热引发剂为偶氮二异丁腈、过硫酸铵、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁基脒盐酸盐、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己
酯、过氧化甲乙酮或过氧化环己酮中的一种或多种；其中，
[0010]所述引发剂的用量为所述单体的摩尔量的0.1
‑
10％。
[0011]在一实施例中，所述增塑剂为1
‑
正丁基
‑1‑
甲基吡咯烷二(三氟甲基磺酰)酰亚胺、1
‑
甲基
‑1‑
丙基吡咯烷双(三氟甲磺酰)亚胺盐，三丁基甲磷双(三氟甲磺酰)亚胺，1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑二(三氟甲基磺酰)酰亚胺，三丁基(2
‑
甲氧基乙基)磷双三氟甲基磺酰亚胺，三正丁基甲铵双(三氟甲磺酰)亚胺盐，环己基三甲铵双(三氟甲磺酰)亚胺、丁二腈、戊二腈、2
‑
甲基戊二腈或3
‑
羟基戊二腈中的一种或多种。
[0012]在一实施例中，所述的锂盐为高氯酸锂、二氟草酸硼酸锂、六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、二草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂或三氟甲基磺酸锂中的一种或多种。
[0013]本专利技术还提供一种本征高拉伸多功能聚合物离子导体的制备方法，包括以下步骤：
[0014]步骤一，将锂盐与增塑剂混合，搅拌至澄清溶液制备得到导离子基质；
[0015]步骤二，向步骤一制备得到的所述导离子基质中加入单体、引发剂搅拌至澄清溶液，得到待反应混合液；
[0016]步骤三，将步骤二制备得到的所述待反应混合液加入模具中，通过紫外光照或100℃以下加热使混合液发生聚合反应，从而获得凝胶态样品，将所述凝胶态样品从所述模具中取出，真空干燥过夜，得到所述本征高拉伸多功能聚合物离子导体。
[0017]在一实施例中，步骤一中所述锂盐的质量为所述增塑剂质量的10
‑
85％。
[0018]本申请还提供一种本征高拉伸多功能聚合物离子导体在制备电子皮肤、软机器人、可穿戴电子产品或集成可拉伸电池中的应用。
[0019]在一实施例中，本征高拉伸多功能聚合物离子导体作为电子皮肤，直接贴附于人体皮肤表面，采用导线连接本征高拉伸多功能聚合物离子导体，测试材料的传感信息。
[0020]在一实施例中，本征高拉伸多功能聚合物离子导体作为本征可拉伸锂电池组分，其中，
[0021]以本征高拉伸多功能聚合物离子导体为电极的拉伸基底，通过于基体上刮涂、印刷导电层后，刮涂、喷涂或印刷电极浆料获得本征可拉伸电极；所述导电层为导电银浆、银微片、银纳米线、金纳米颗粒、碳纳米管、炭黑、石墨烯、EGaIn合金或Mxene中的一种或几种；所述电极浆料由活性材料、聚合物和导电炭黑组成，其中，所述活性材料为正极活性材料或负极活性材料，所述聚合物为偏氟乙烯或聚合物骨架，其中，
[0022]所述正极活性材料为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂中的一种，所述负极活性材料为石墨、钛酸锂、五氧化二钒中的一种；
[0023]将所述本征高拉伸多功能聚合物离子导体作为电解质和电极按照三明治结构贴合，具体为正极/电解质/负极的贴合，获得所述本征可拉伸锂电池。
[0024]有益效果：
[0025]与现有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种本征高拉伸多功能聚合物离子导体，其特征在于：所述的本征高拉伸多功能聚合物离子导体由聚合物骨架和导离子基质构成，其中，所述聚合物骨架由单体和引发剂通过共聚制备得到，所述导离子基质由增塑剂与锂盐反应制备得到。2.根据权利要求1所述的本征高拉伸多功能聚合物离子导体，其特征在于：所述单体为丙烯酸
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甲氧乙基酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、2
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丙烯酰胺
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甲基丙磺酸、2
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脲基
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4[1H]
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嘧啶酮甲基丙烯酸乙酯或2
‑
丙烯酸
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[[(丁基氨基)
‑
羰基]氧代]乙酯中的两种或两种以上的混合。3.根据权利要求1所述的本征高拉伸多功能聚合物离子导体，其特征在于：所述引发剂为光引发剂和热引发剂；其中，所述的光引发剂为1
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羟基环己基苯基甲酮、2
‑
二甲氨基
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苄基
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(4
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吗啉基)苯基]
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丁酮、2
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羟基
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甲基
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苯基丙酮、2
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甲基
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(4
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吗啉基)
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(甲硫基)苯基]
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丙酮、2
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羟基
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甲基
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羟基乙氧基)苯基]
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丙酮、2,4
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二羟基二苯甲酮、2,4,6
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三甲基苯甲酰基
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二苯基氧化膦、2,4,6
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三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、三芳基碘鎓盐、烷基碘鎓盐、二芳基碘鎓盐或异丙苯茂铁六氟磷酸盐中一种或多种；所述的热引发剂为偶氮二异丁腈、过硫酸铵、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁基脒盐酸盐、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、过氧化甲乙酮或过氧化环己酮中的一种或多种；其中，所述引发剂的用量为所述单体的摩尔量的0.1
‑
10％。4.根据权利要求1所述的本征高拉伸多功能聚合物离子导体，其特征在于：所述增塑剂为1
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正丁基
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【专利技术属性】
技术研发人员：赖文勇，何纪鑫，王师，程涛，白明磊，刘重阳，李倩鸽，王宇，
申请(专利权)人：南京柔能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：