【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于聚合物电解质领域，涉及一种凝胶聚合物电解质膜，具体涉及一种双离子液体基凝胶聚合物电解质膜及其制备方法。
技术介绍
1、随着21世纪节能减排的推进以及新能源汽车产业的兴起，锂离子电池(lib)作为最有前途的储能器件，由于其能量密度高、功率密度高、循环寿命长、无记忆效应等优点而备受关注。电解质作为锂离子电池的关键组成部分之一，对其性能有着至关重要的影响。传统液态锂电池含有碳酸亚乙酯(ec)和碳酸二甲酯(dmc)等酯类有机溶剂，存在电解液泄漏，电化学稳定性低，li枝晶生长，界面副反应扩散，有机溶剂型电解液着火爆炸等问题。目前，虽然很多研究者以聚合物为骨架、有机溶剂电解液为添加剂，制备的多种准固态电池表现出良好的性能，且在一定程度上提高了锂电池的安全性能，但仍然存在高度易燃的有机溶剂，安全问题并未从根源得到解决。
2、离子液体基凝胶聚合物电解质被认为是当前提高锂电池安全性能的可行方案之一。为了保证离子液体基凝胶聚合物电解质同时具有良好的离子电导率及机械性能。目前主流的离子液体基凝胶聚合物电解质制备方法是依靠有机溶剂分散各种聚合物基体、无机填料、锂盐等多种成分，形成均匀稳定的混合物。但聚合物电解质浆料混合过程需要大量使用高纯度有机溶剂，溶剂蒸发需要能源密集型加热，不仅污染环境、浪费资源，制备的电解质膜也会因溶剂蒸发产生分层现象。因此，在保证良好离子电导率和机械性能的情况下，开发不含有机溶剂的凝胶聚合物电解质对于准固态锂电池的大规模生产至关重要。
技术实现思路
1、本
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是:双离子液体基凝胶聚合物电解质膜，它的聚合物基体结构式如下:
3、
4、式中，x，y，z表示结构单元的数目，x:(y+z)＝1:20，y:z＝3:5/4:4/5:3，n＝3/4。
5、本专利技术的另一目的是为了提供一种上述双离子液体基凝胶聚合物电解质膜的制备方法，其主要步骤如下：
6、(1)分别将一定量的1-乙基咪唑与碘丙烷或碘丁烷溶于有机溶剂中，待混合均匀后，将碘丙烷或碘丁烷的混合溶液以0.5ml/s的速度缓慢滴入到1-乙基咪唑的混合溶液中，室温搅拌反应48h后，用有机溶剂反复洗涤3次，室温真空干燥24h后得到黄色油状液体中间体：碘代1-乙基-3-丙(丁)基咪唑(ep(b)im-i)。再将ep(b)im-i与双三氟甲烷磺酰亚胺锂(litfsi)溶解在去离子水中，混合后室温搅拌18h，待反应完全后，加入二氯甲烷进行分层、萃取，将得到的下层溶液进行旋转蒸发，得到室温下为淡黄色的油状液体，即为1-乙基-3-丙(丁)基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺(ep(b)im-tfsi)。
7、其中，1-乙基咪唑与碘丙烷或碘丁烷、ep(b)im-i与双三氟甲烷磺酰亚胺锂(litfsi)的摩尔比均为1:1.2，有机溶剂为乙酸乙酯。
8、(2)先将1-乙烯基咪唑与碘丙烷或碘丁烷分别溶于有机溶剂中，待混合均匀后，将碘丙烷或碘丁烷的混合溶液以0.5ml/s的速度缓慢滴入到1-乙烯基咪唑的混合溶液中，在室温下，充分反应48h，再用有机溶剂反复洗涤3次后，旋转蒸发除去有机溶剂，得到的白色粉末为中间体：碘代1-乙烯基-3-丙(丁)基咪唑(vp(b)im-i)。再将vp(b)im-i与双三氟甲烷磺酰亚胺锂(litfsi)溶解在去离子水中，混合后室温搅拌18h，待反应完全后，加入二氯甲烷进行分层、萃取，将得到的下层溶液进行旋转蒸发，得到室温下为无色透明的油状液体，即为1-乙烯基-3-丙(丁)基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺(vp(b)im-tfsi)。
9、其中，1-乙烯基咪唑与碘丙烷或碘丁烷、vp(b)im-i与双三氟甲烷磺酰亚胺锂(litfsi)的摩尔比均为1:1.2，有机溶剂为乙酸乙酯。
10、(3)将一定比例的步骤(2)产物vp(b)im-tfsi离子液体与甲基丙烯酸(mma)在室温下搅拌至混合均匀后，加入一定量的litfsi、对乙烯基苯(交联剂)、安息香乙醚(引发剂)、步骤(1)产物ep(b)im-tfsi离子液体，室温下搅拌5min后，将混合溶液滴在干净平整的玻璃板上，再将玻璃板置于紫外灯下(波长为250nm)照射20分钟，得到双离子液体凝胶聚合物电解质膜。
11、其中，vp(b)im-tfsi离子液体、甲基丙烯酸(mma)的质量比为3:5～5:3；litfsi、对乙烯基苯、安息香乙醚分别占单体(vp(b)im-tfsi和mma)总质量的30～40wt％、5wt％、1wt％；步骤(1)产物ep(b)im-tfsi离子液体与单体总质量的比为1～2:1。
12、由于上述技术方案的运用，本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
13、(1)本专利技术采用紫外光引发自由基聚合技术，反应时间短、转化率高、反应过程易控制、反应条件简单、引发剂用量少、节约成本，有利于进行工业化生产。
14、(2)双离子液体基凝胶聚合物电解质膜制备过程中无有机溶剂的使用，因此该凝胶电解质膜不会因溶剂挥发产生分层等不均匀现象；且后处理简单、对环境友好。
15、(3)将含有不饱和键的可聚合离子液体vp(b)im-tfsi及mma经紫外光引发自由基聚合形成聚合物基体，同时引入另一种离子液体ep(b)im-tfsi作为凝胶聚合物电解质膜的增塑剂，添加litfsi，制备出了一种双离子液体基凝胶聚合物电解质膜，mma为体系应用到准固态电池中提供了足够的机械强度；ep(b)im-tfsi离子液体的引入保证了体系的较好的离子电导率；聚离子液体和离子液体具有良好的相容性，在保证凝胶聚合物电解质膜具有良好的稳定性的同时具备良好的机械性能和离子电导率。
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1.一种双离子液体基凝胶聚合物电解质膜，其特征在于：所述双离子液体基凝胶聚合物电解质膜的聚合物基体结构式如下:
2.一种如权利要求1所述的双离子液体基凝胶聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于：所述制备方法步骤如下：
3.如权利要求2所述的双离子液体基凝胶聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述1-乙基咪唑与碘代烷烃，EP(b)Im-I与双三氟甲烷磺酰亚胺锂的摩尔比均为1:1.2。
4.如权利要求2所述的双离子液体基凝胶聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述碘代烷烃为碘丙烷或碘丁烷；有机溶剂为乙酸乙酯。
5.如权利要求2所述的双离子液体基凝胶聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述1-乙烯基咪唑与碘代烷烃，VP(b)Im-I与双三氟甲烷磺酰亚胺锂的摩尔比均为1:1.2。
6.如权利要求2所述的双离子液体基凝胶聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述碘代烷烃为碘丙烷或碘丁烷；有机溶剂为乙酸乙酯。
7.如权利要求2所述的双离子液体基凝胶聚合物电解质膜的制备方法，其特
8.如权利要求2所述的双离子液体基凝胶聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂、对乙烯基苯、安息香乙醚分别占VP(b)Im-TFSI和甲基丙烯酸总质量的30～40wt％、5wt％、1wt％。
9.如权利要求2所述的双离子液体基凝胶聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述步骤(1)产物EP(b)Im-TFSI离子液体与VP(b)Im-TFSI和MMA总质量的质量比为1～2:1。
10.一种如权利要求1所述的双离子液体基凝胶聚合物电解质膜的应用，其特征在于：所述的双离子液体基凝胶聚合物电解质膜用作准固态锂电池的电解质膜。
...【技术特征摘要】
1.一种双离子液体基凝胶聚合物电解质膜，其特征在于：所述双离子液体基凝胶聚合物电解质膜的聚合物基体结构式如下:
2.一种如权利要求1所述的双离子液体基凝胶聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于：所述制备方法步骤如下：
3.如权利要求2所述的双离子液体基凝胶聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述1-乙基咪唑与碘代烷烃，ep(b)im-i与双三氟甲烷磺酰亚胺锂的摩尔比均为1:1.2。
4.如权利要求2所述的双离子液体基凝胶聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述碘代烷烃为碘丙烷或碘丁烷；有机溶剂为乙酸乙酯。
5.如权利要求2所述的双离子液体基凝胶聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述1-乙烯基咪唑与碘代烷烃，vp(b)im-i与双三氟甲烷磺酰亚胺锂的摩尔比均为1:1.2。
6.如权利要求2所述的双离子液体基凝胶聚合物电解质膜的制备方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：林本才，徐瑶，冯岚泱，王丽君，黄凯，吴娟，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：
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