一种刷状固态离子导体材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种制备刷状固态离子导体材料及其制备方法。所述方法将非离子型聚合物及其衍生物和锂盐在适当的条件下聚合，从而实现刷状网络的离子导体结构。通过非离子型聚合物和其衍生物相互交联，形成刷状聚合物网络，提高了聚合物固态离子导体电导率和拉伸性能。本发明专利技术提出的刷状固态离子导体的制备方法,具有操作简单快捷、合成效率高、过程可控且成本低的特点。的特点。的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种刷状固态离子导体材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于材料
，具体涉及一种刷状固态离子导体材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]软导体主要有两种类型的电导体，即电子导体和离子导体，离子导体基于聚合物网络制造易于拉伸，并能保持较好电导率而大多数电子导体在大应变下会导致导电单元的损坏或断裂。然而传统的水凝胶，离子凝胶在高温下易脱水或溶剂蒸发，导致离子导电性和拉伸性会严重恶化，同时考虑到液体电解质大多是易燃易爆品，对电极有腐蚀性，并且稳定性不足，泄露后可能会导致安全性问题。
[0004]聚合物固态离子导体在离子导体的基础上，具有稳定性高，离子不泄露，可大规模生产，价格便宜等优势。但是室温下固态离子导体离子电导率低，机械强度差，并且多数不具备拉伸性能。

技术实现思路

[0005]传统聚合物固态离子导体材料因其具有稳定性高，离子不泄露等优势的优良特性而被广泛使用，却因为室温下离子电导率低，机械强度差，并且多数不具备拉伸性能。如何对其进行改性，即如何赋予固态离子导体材料较高的电导率同时又拥有较好机械性能难题亟待解决。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种刷状固态离子导体材料及其制备方法。本专利技术将非离子型聚合物及其衍生物和锂盐在适当的条件下聚合，从而实现刷状网络的离子导体结构，赋予离子导体较高的电导率和机械拉伸强度，具有较高的实际应用性。
[0006]为了实现以上技术效果，本申请提供以下技术方案：
[0007]一种刷状固态离子导体材料的制备方法，其包括如下步骤：
[0008](1)在非离子型聚合物溶液中加入功能小分子与交联剂，搅拌反应，得到产物A；
[0009](2)在非离子聚合物衍生物溶液中加入功能小分子与交联剂，搅拌反应，得到产物B；
[0010](3)将产物A、产物B进行混合得到AB溶液，再加入锂盐搅拌，进行聚合反应，干燥得到刷状固态离子导体材料。
[0011]优选地，非离子型聚合物可为聚乙烯醇、木质素、山梨醇、聚乙二醇、聚四氢呋喃、壳聚糖、海藻酸钠、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯中、十一烯酸中的一种。
[0012]优选地，非离子聚合物衍生物为羧甲基化聚乙烯醇、羟甲基化木质素、异山梨醇二甲醚、聚乙二醇单甲醚、3
‑
四氢呋喃甲醇、羧甲基壳聚糖、甲基丙酰化海藻酸钠、聚丙烯、聚氯乙烯、聚氨酯、花生四烯酸中的一种。
[0013]优选地，功能小分子与交联剂可为视黄酸、维他命C、叶酸、硫辛酸、3
‑
吡啶羧酸酰
胺、维他命E、胆酸、大黄酸、胆固醇、赖氨酸、精氨酸、I
‑
2959。
[0014]优选地，用的锂盐相材料可为三氟甲磺酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、4,5
‑
二氰基
‑
1,2,3
‑
三唑酸锂、4,5,二氰基
‑2‑
三氟甲基咪唑锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂中的一种或多种。
[0015]优选地，溶剂可为水、乙醇、二氯甲烷、N
‑
甲基吡咯烷酮、乙腈、甲醇、氯仿、N,N
‑
二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙醚、环己烷、甲苯、苯中。
[0016]优选地，非离子型聚合物溶质质量分数可为10～50％。
[0017]优选地，加入非离子型聚合物溶液功能小分子与交联剂的浓度可为0.01～1g/mL，搅拌反应时间可为6～72h。
[0018]优选地，非离子型聚合物衍生物溶质质量分数可为10～50％。
[0019]优选地，加入非离子型聚合物衍生物溶液功能小分子与交联剂的浓度可为0.01～1g/mL，搅拌反应时间可为6～72h。
[0020]优选地，AB溶液溶质A、B的比例可为1:10～10:1。
[0021]优选地，锂盐和溶质AB质量比可为40～4:1。
[0022]优选地，聚合方式可为过硫酸铵聚合，20
‑
150℃热聚合，紫外光照聚合；干燥温度可为20～150℃，烘干时间可为2～36h。
[0023]本专利技术的有益效果：
[0024]1)本专利技术所合成的刷状固态离子导体具有较高的电导率和较好拉伸性能。
[0025]2)本专利技术所用合成方法操作简单快捷、合成效率高、过程可控且成本低的特点，解决了室温固态电解质电导率较低，机械强度较差的问题。
附图说明
[0026]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
[0027]图1为实施例1制备产物的热重图；
[0028]图2为实施例2和对比例制备产物的拉伸图；图2a为实施例2，图2b为对比例；
[0029]图3为实施例2制备产物的拉伸传感图；
[0030]图4为实施例3和对比例制备产物的交流阻抗图；图4a为实施例3，图4b为对比例。
[0031]图5为实施例7和对比例制备产物的循环伏安图；图5a为实施例7，图5b为对比例。
[0032]图6为本专利技术刷状固态离子导体材料的合成原理示意图。
具体实施方式
[0033]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0034]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0035]实施例1
[0036](1)配制木质素质量分数为50％的溶液，再加入0.75g/mL 3
‑
吡啶羧酸酰胺，搅拌反应24h，得到产物A；
[0037](2)配制羟甲基化木质素质量分数为50％的溶液，再加入0.75g/mL 3
‑
吡啶羧酸酰胺，搅拌反应24h，得到产物B；
[0038](3)制备产物A和产物B的混合溶液AB，溶质A、B的比例为1:10，再加入双氟磺酰亚胺锂搅拌反应，锂盐和溶质AB质量比为20:1，在过硫酸铵浓度为1g/mL聚合，干燥温度65℃，烘干时间为12h，即得刷状固态离子导体。
[0039]实施例2
[0040](1)配制十一烯酸质量分数为60％的溶液，再加入胆固醇、二环己基碳二亚胺、4
‑
二甲氨基吡啶，其中胆固醇、二环己基碳二亚胺、4
‑
二甲氨基吡啶在溶液中的浓度均为0.5g本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种刷状固态离子导体材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)在非离子型聚合物溶液中加入功能小分子与交联剂，搅拌反应，得到产物A；(2)在非离子聚合物衍生物溶液中加入功能小分子与交联剂，搅拌反应，得到产物B；(3)将产物A、产物B进行混合得到AB溶液，再加入锂盐搅拌，进行聚合反应，干燥得到刷状固态离子导体材料。2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，非离子型聚合物为聚乙烯醇、木质素、山梨醇、聚乙二醇、聚四氢呋喃、壳聚糖、海藻酸钠、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯中、十一烯酸中的一种；非离子聚合物衍生物为羧甲基化聚乙烯醇、羟甲基化木质素、异山梨醇二甲醚、聚乙二醇单甲醚、3
‑
四氢呋喃甲醇、羧甲基壳聚糖、甲基丙酰化海藻酸钠、聚丙烯、聚氯乙烯、聚氨酯、花生四烯酸中的一种。3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，功能小分子与交联剂为视黄酸、维他命C、叶酸、硫辛酸、3
‑
吡啶羧酸酰胺、维他命E、胆酸、大黄酸、胆固醇、赖氨酸、精氨酸、I
‑
2959中的一种或多种。4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述锂盐为三氟甲磺酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、4,5
‑
二氰基
‑
1,2,3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王旭，谭禹，郭松，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：