一种聚离子液体/有机溶剂复合凝胶电解质的制备方法技术

本发明专利技术属于凝胶电解质制作技术领域，具体涉及一种聚离子液体/有机溶剂复合凝胶电解质的制备方法，步骤如下：先将烯烃类聚合物单体或含烯烃类的聚合物与离子液体混合，得到溶液A；再将锂盐与有机溶剂混合，通过搅拌得到均匀的溶液B；然后将溶液A和B混合均匀后，加入引发剂，得到溶液C；再将溶液C均匀地涂覆在平整的支撑层上，然后将支撑层转移至10

【技术实现步骤摘要】
一种聚离子液体/有机溶剂复合凝胶电解质的制备方法


[0001]本专利技术属于凝胶电解质制作
，具体涉及一种聚离子液体/有机溶剂复合凝胶电解质的制备方法。

技术介绍

[0002]随着对储能电源的需求提出了更高的要求，锂电池以其极高的比能量和优良的环境友好性而备受关注。电解质是锂电池的重要组成部分，传统的有机液体电解质由于制备简单、电导率高而得到广应用。但是使用有机液体电解质存在泄漏、胀气、腐蚀、易燃等问题。因此，固态电解质代替可燃的有机电解液成为了一条解决高能锂电安全问题的有效途径，而全固态电解质存在室温离子电导率低以及界面阻抗大等缺点限制其应用。凝胶电解质(半固态)兼具全固态电解质的骨架支撑结构和液体电解质优良的离子电导率。
[0003]离子液体通常具有非常低的蒸汽压、高的热稳定性、良好的导电性、合适的极性、宽的电化学窗口等优势在电化学储能领域受到广泛的关注。聚离子液体同时具有离子液体的优点和聚合物的骨架支撑特性。但是由于离子液体自身粘度大，导致使其具有较低的锂离子迁移率。公开号为CN108183257A的专利提供了一种有机凝胶电解质，包括电解质钠盐、非水溶剂、有机聚合物以及任选的添加剂，所述非水溶剂为有机溶剂和/或离子液体；优选地，有机溶剂包括酯类、砜类、醚类、腈类或烯烃类有机溶剂中的一种或至少两种；和/或，离子液体包括咪唑类、哌啶类、吡咯类、季铵类或酰胺类离子液体中的一种或至少两种。该有机凝胶电解质在保证了导离子性能的同时，继承了液态导电性好的优势以及较好的机械强度和柔性，凝胶电解质有着更好的安全性能。将该有机凝胶电解质应用于钠基双离子电池中能够提高电池循环稳定性和寿命，在室温下电池仍能保持很好的导电性和导离子的性能，提高电池的安全性能；公开号为CN112993394A的专利提供了一种用于锂空气电池的凝胶聚合物电解，该凝胶聚合物电解质包括：包含线型聚合物和交联剂的复合聚合物树脂、离子液体、锂盐、两性离子盐、引发剂和有机溶剂。复合聚合物树脂可以包含85至95wt％的线型聚合物和5至15wt％的交联剂。线型聚合物可以是选自由聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚环氧乙烷、聚四氟乙烯、全氟磺酸和聚氨酯组成的组中的至少一种共聚物或混合物。交联剂可以包括选自由二乙烯基苯(DVB)、三乙二醇二丙烯酸酯(TEGDA)和丙烯酸多缩乙二醇双酯(PEGDA)组成的组中的至少一种。离子液体可以包括盐，该盐包括选自由咪唑鎓、吡咯烷鎓、哌啶鎓、铵、磷、硫、吡啶鎓、吡唑鎓、三唑鎓、噻唑鎓、恶唑鎓、哒嗪鎓、嘧啶鎓和吡嗪鎓组成的组中的至少一种阳离子和选自由乙酸根、双(氟磺酰基)酰亚胺、双(氟甲磺酰基)酰亚胺、溴离子、氯离子、碘离子、双氰胺、六氟磷酸根、四氟硼酸根和氢硫酸根组成的组中的至少一种阴离子。然而，上述两种凝胶电解质中游离的有机溶剂分子易挥发、易燃烧，对锂电池的安全性仍存在威胁。
[0004]基于此，为了提高半固态电解质的安全性能和离子电导率，开发了一种聚离子液体/有机溶剂复合凝胶电解质的制备方法，可实现半固态电解质的高安全性能和高的离子电导率。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术的不足，提出了一种聚离子液体/有机溶剂复合凝胶电解质的制备方法。
[0006]具体是通过以下技术方案来实现的：
[0007]一种聚离子液体/有机溶剂复合凝胶电解质的制备方法，步骤如下：
[0008]步骤1：将烯烃类聚合物单体或含烯烃类的聚合物与离子液体混合，得到溶液A；
[0009]步骤2：将锂盐与有机溶剂混合，通过搅拌得到均匀的溶液B；
[0010]步骤3：将溶液A和B混合均匀后，加入引发剂，得到溶液C；
[0011]步骤4：将溶液C均匀地涂覆在平整的支撑层上；
[0012]步骤5：将步骤4的支撑层转移至10
‑
100℃的环境中或者在250
‑
420nm的紫外光照反应0.5h
‑
24h。
[0013]所述烯烃类聚合物单体包括但不限于甲基丙烯酸酯、季戊四醇丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、二烯丙基胺、碳酸丙烯酯、甲基碳酸烯丙酯、烯丙基膦酸二乙酯中的一种或多种。
[0014]所述含烯烃类的聚合物包括但不限于聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯、烯丙氧基聚氧乙烯醚中的一种或多种。
[0015]所述离子液体为含烯烃咪唑阳离子的离子液体，且具有以下一种或多种结构特征：
[0016][0017]其中，R1为独立的氢或碳数为1
‑
8的烷基。
[0018]所述锂盐包括但不限于双三氟甲基亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、草酸二氟硼酸锂、二氟磷酸锂中的一种或多种的任意比例混合物。
[0019]所述有机溶剂包括但不限于乙二醇二甲醚、四氢呋喃、1,3
‑
二氧环戊烷、二甲氧基甲烷、二甘醇二甲醚的一种或多种的任意比例混合物。
[0020]所述引发剂为热引发剂、光引发剂中的一种。
[0021]所述热引发剂包括但不限于偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰中的一种或多种的任意比例混合物。
[0022]所述光引发剂包括但不限于2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化磷、2,4,6三甲基苯甲酰基磷酸乙酯、2
‑
羟基
‑2‑
甲基1
‑
苯基
‑1‑
丙酮、α，α
’‑
乙氧基苯乙酮中的一种或多种的任意比例混合物。
[0023]所述支撑层为玻璃板材、不锈钢板材或聚四氟乙烯板材中任一种。
[0024]所述溶液A中烯烃类聚合物单体或含烯烃类的聚合物的质量浓度为10％
‑
90％，离
子液体的质量浓度为10
‑
90％。
[0025]所述溶液B中锂盐浓度为0.2mol/L
‑
10mol/L。
[0026]在步骤3中，所述混合是将溶液A、溶液B按质量分数计分别为50％
‑
99％、1％
‑
50％的量进行的。
[0027]所述溶液C中引发剂的质量浓度为0.01
‑
10％。
[0028]有益效果：
[0029]本专利技术的聚离子液体/有机溶剂复合凝胶电解质具有高安全性能、高效的离子传输性能、低界面电阻的特点。
[0030]本专利技术方法简单易行，适用于规模化生产。
[0031]本专利技术利用烯烃聚合反应，不仅将离子液体接枝在聚合物侧链上，还使得聚合物之间发生聚合反应，形成了聚离子液体骨架，为锂离子的迁移提供通道和孔隙，还增加了凝胶电解质的柔性和粘性，进而增强了界面相容性，有效降低了电解质与电极之间的界面电阻。
[0032]本专利技术限定离子液体含烯烃咪唑阳离子，能够使聚离子液体骨架提供配位点，从而使有机溶剂分子与聚离子液体骨架以及锂盐之间形成有效的络合结构，有效地将有机溶剂分子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚离子液体/有机溶剂复合凝胶电解质的制备方法，其特征在于，步骤如下：步骤1：将烯烃类聚合物单体或含烯烃类的聚合物与离子液体混合，得到溶液A；步骤2：将锂盐与有机溶剂混合，通过搅拌得到均匀的溶液B；步骤3：将溶液A和B混合均匀后，加入引发剂，得到溶液C；步骤4：将溶液C均匀地涂覆在平整的支撑层上；步骤5：将步骤4的支撑层转移至10
‑
100℃的环境中或者在250
‑
420nm的紫外光照反应0.5h
‑
24h。2.如权利要求1所述一种聚离子液体/有机溶剂复合凝胶电解质的制备方法，其特征在于，所述烯烃类聚合物单体包括但不限于甲基丙烯酸酯、季戊四醇丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、二烯丙基胺、碳酸丙烯酯、甲基碳酸烯丙酯、烯丙基膦酸二乙酯中的一种或多种；所述含烯烃类的聚合物包括但不限于聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯、烯丙氧基聚氧乙烯醚中的一种或多种。3.如权利要求1所述一种聚离子液体/有机溶剂复合凝胶电解质的制备方法，其特征在于，所述离子液体为含烯烃咪唑阳离子的离子液体，且具有以下一种或多种结构特征：其中，R1为独立的氢或碳数为1
‑
8的烷基。4.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱安泰，刘冉，欧阳晓平，刘江涛，石斌，杨泽林，郭灏，付微婷，覃婳，
申请(专利权)人：贵州梅岭电源有限公司，
类型：发明
国别省市：