【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固态锂电池聚合物电解质领域，具体涉及一种离子液体基交联网络结构聚合物电解质膜及其制备方法。
技术介绍
1、固态电池不易燃不泄露，具有化学、电化学、热学和机械稳定性，是未来电池发展的趋势。但是，传统聚合物基质如peo和pvdf等结晶度较高，导致室温离子电导率不达标，限制了其应用。因此，提高聚合物电解质室温下离子电导率受到极大的关注，但是目前的研究中大部分聚合物电解质主要通过基质共混、添加增塑剂或者导电的填料方式来改善离子电导率，难以权衡离子导电性和机械性能，进而导致界面阻抗较大。
2、为了提高聚合物电解质的离子电导率，研究者做了以下研究；公开号cn106654364a的专利申请《离子液体复合全固态聚合物电解质及其制备方法与应用》采用不同类型的聚合物基质和离子液体进行复合，通过溶液浇铸法制备出固态聚合物电解质膜，来提升室温离子电导率。温新鸽(新型聚合离子液体基固态电解质的研究.郑州大学,2018.)通过合成功能化醚类聚离子液体和pvdf-hfp进行共混，再添加增塑剂和锂盐制备固态聚合物电解质来降低体系的结晶度，提升离子导电性。但是通过简单的基质共混或添加离子液体作为增塑剂无法权衡离子导电性和机械强度，导致固态聚合物电池的界面相容性较差。
3、因此，需要寻找能够综合提升固态锂金属电池电化学性能和机械性能的聚合物电解质。
技术实现思路
1、为了解决现有技术不足，本专利技术的目的在于提供一种高离子导电性和机械性能的离子液体基交联网络结构聚合物电解质及其制
2、本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、一种兼具离子导电性和机械性能的离子液体基交联网络结构聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：
4、1)在有机溶剂中，将聚偏氟乙烯-六氟丙烯(pvdf-hfp)、1-乙烯基-3-丁基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐([vbim][tfsi])、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(litfsi)、聚乙二醇双丙烯酸酯(pegda)和1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐([emim][tfsi])混匀，加入引发剂，室温搅拌6-10h，将获得浆料涂覆在基板上，60～75℃真空聚合20-26h，获得交联网络结构聚合物电解质膜(pe)。
5、所述pvdf-hfp，[vbim][tfsi]，pegda，[emim][tfsi]，litfsi的质量比为10:(5～9):(4～12):8:6，优选为10:9:8:8:6。
6、所述引发剂为aibn，引发剂的添加量为[vbim][tfsi]和pegda质量和的1-3％。
7、所述有机溶剂为n-甲基吡咯烷酮。
8、所述1-乙烯基-3-丁基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐([vbim][tfsi])的结构为
9、
10、所述1-乙烯基-3-丁基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐([vbim][tfsi])通过以下方法制备：
11、1)将1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐([vbim]br)和双三氟甲烷磺酰亚胺锂(litfsi)分别溶于水，获得1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐溶液和双三氟甲基磺酰亚胺锂溶液；将双三氟甲基磺酰亚胺锂溶液滴加至1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐溶液中，搅拌反应20-26h，取下层溶液，水洗涤，干燥，获得1-乙烯基-3-丁基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐([vbim][tfsi])。所述干燥为真空干燥。
12、所述[vbim]br和litfsi的质量比为1:1.5。
13、所述水洗涤是指用水洗涤至用硝酸银溶液(agno3)检测洗涤液没有沉淀产生。所述真空干燥：于60～70℃真空下干燥10～14h。
14、1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐([vbim]br)通过以下方法制备：
15、将1-乙烯基咪唑(vim)，溶剂乙腈，阻聚剂2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(bht)混合，氮气保护下，滴入1-溴丁烷，在40-45℃进行季铵化反应，搅拌20-26h，得到粗产物，然后用乙酸乙酯洗涤，收集下层液体45-55℃真空干燥10-14h，得到1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐([vbim]br)。
16、1-乙烯基咪唑(vim)和1-溴丁烷的摩尔比为1:2，阻聚剂bht的添加量为1-乙烯基咪唑(vim)质量的0.1％。
17、1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐([vbim]br)制备的反应方程式：
18、
19、1-乙烯基-3-丁基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐([vbim][tfsi])制备的反应方程式：
20、
21、所述电解质用于固态锂电池。聚合物电解质膜切成圆片，然后在手套箱内组装不锈钢对称电池(ss/pe/ss)、锂对称电池(li/pe/li)和不锈钢/锂钮扣电池(ss/pe/li)。
22、和现有技术相比，本专利技术的有益之处在于：
23、本专利技术制备的离子液体交联网络结构聚合物电解质膜具有较高的离子电导率(室温下达到1.45×10-3s cm-1)和宽电化学稳定窗口(5.15v)，在兼具高离子导电性的同时下能够提升聚合物电解质膜的机械强度，增加电极/电解质界面相容性，抑制锂枝晶的生长。
24、本专利技术的电解质膜组装到lfp/pe/li电池中放电比容量为160mah/g，且循环了200圈后接近100％的容量保持率和库伦效率，具有良好的循环性能和电化学稳定性。且在锂对称电池中能够稳定循环2000h(良好的机械强度能够抑制锂枝晶的生成，具体体现为平坦的剥离/电镀曲线)。综合提升了固态聚合物电解质的离子导电性和机械强度。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种高离子导电性和机械性能的离子液体基交联网络结构聚合物电解质的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述高离子导电性和机械性能的离子液体基交联网络结构聚合物电解质的制备方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述高离子导电性和机械性能的离子液体基交联网络结构聚合物电解质的制备方法，其特征在于：所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯，1-乙烯基-3-丁基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐，聚乙二醇双丙烯酸酯，1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐，双三氟甲烷磺酰亚胺锂的质量比为10:9:8:8:6。
4.根据权利要求1所述高离子导电性和机械性能的离子液体基交联网络结构聚合物电解质的制备方法，其特征在于：所述引发剂为AIBN，添加量为1-乙烯基-3-丁基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐和聚乙二醇双丙烯酸酯质量和的1-3％。
5.根据权利要求1所述高离子导电性和机械性能的离子液体基交联网络结构聚合物电解质的制备方法，其特征在于：所述1-乙烯基-3-丁基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐的结构为
6.根据权利要求1所述高离子导电性和机械性能的离
7.根据权利要求1所述高离子导电性和机械性能的离子液体基交联网络结构聚合物电解质的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
8.一种由权利要求1～7任一项所述制备方法得到的高离子导电性和机械性能的离子液体基交联网络结构聚合物电解质。
9.根据权利要求8所述高离子导电性和机械性能的离子液体基交联网络结构聚合物电解质的应用，其特征在于：所述离子液体基交联网络结构聚合物电解质用于固态锂电池。
...【技术特征摘要】
1.一种高离子导电性和机械性能的离子液体基交联网络结构聚合物电解质的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述高离子导电性和机械性能的离子液体基交联网络结构聚合物电解质的制备方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述高离子导电性和机械性能的离子液体基交联网络结构聚合物电解质的制备方法，其特征在于：所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯，1-乙烯基-3-丁基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐，聚乙二醇双丙烯酸酯，1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐，双三氟甲烷磺酰亚胺锂的质量比为10:9:8:8:6。
4.根据权利要求1所述高离子导电性和机械性能的离子液体基交联网络结构聚合物电解质的制备方法，其特征在于：所述引发剂为aibn，添加量为1-乙烯基-3-丁基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐和聚乙二醇双丙烯酸酯质量和的1-3％。
5.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：于英豪，许飞健，张敏盛，张铭杰，谭惠雯，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。