一种离子液体/聚合物电解质膜及其制备方法与流程

文档序号:11170773阅读:491来源:国知局
一种离子液体/聚合物电解质膜及其制备方法与流程
本发明涉及一种离子液体/聚合物电解质膜及其制备方法,属于电解质膜制备工艺技术领域。

背景技术:
随着便携式电子产品的普及,锂离子电池、太阳能电池、超级电容器等电化学储能器件的应用越来越广泛。电解质是储能器件中不可或缺的组成部分,目前,这些化学器件中大多使用的是传统的有机液态电解质。然而,有机液态电解质存在易泄露、易燃、易挥发等缺点,会使电池产生气胀,燃烧甚至爆炸等安全问题。离子液体本身具有蒸汽压低、化学性能稳定、热分解温度高、电化学窗口宽等优势。用离子液体替代电解质中的有机溶剂,有利于提高电池的寿命和稳定性。因此,近年来,很多研究者致力于将离子液体加入到聚合物中,制备离子液体/聚合物凝胶电解质。离子液体/聚合物电解质兼具离子液体和固态电解质两者的优势:力学性能和机械强度较好,电化学性能稳定,热分解温度高。因此,以离子液体/聚合物电解质为电解质的电池不存在液体电解质容易发生的“气胀”和漏液情况,电池的安全性和稳定性大幅度提高了。目前制备离子液体/聚合物电解质的方法有两种,一种是物理掺杂制备含浸离子液体聚合物电解质(中国发明专利,申请号201110173859.9;中国发明专利,申请号200910264127.3),聚合物和离子液体不仅存在相容性问题,而且二者之间没有化学键,在温度升高和长时间放置下,二者作用力减弱,会导致离子液体从离子胶中溢出。另一种是可聚合型离子液体单体自聚或与聚合物基体发生共聚,将离子单元引入到聚合物分子链结构中,Ohno等合成了一系列离子单元与聚合物基体化学键合的聚离子液体(H.Ohno,M.Yoshizawa,W.Ogihara,ElectrochimicaActa,2004,50,255-261),但由于离子液体粘度大,溶解能力强且蒸气压低,不能用常规蒸馏的方法除去反应中的杂质,反应条件要求高,这些都限制了离子液体/聚合物电解质的规模化生产及应用。

技术实现要素:
本发明的目的之一是提供一种性能优异的离子液体/聚合物电解质膜。本发明的目的之二是提供一种操作简单、适合规模化的制备离子液体/聚合物电解质膜的方法,即γ-射线或电子束引发离子液体聚合接枝到聚合物分子链上,旨在克服目前物理混合法制备的离子液体/聚合物电解质膜不稳定,离子液体易溢出等缺点。本发明所提供的制备离子液体/聚合物电解质膜的方法,包括下述步骤:1)将聚合物和两个侧链均含不饱和双键的咪唑类离子液体(IL)溶于溶剂中,磁力搅拌8~12h,得到混合溶液。2)采用γ-射线或电子束对步骤1)所述混合溶液进行辐照,得到辐照后混合液。3)采用溶液浇铸法,将步骤2)中所述辐照后混合液倾倒于干净的玻片上,干燥成膜,得到离子液体/聚合物电解质膜。上述方法步骤1)中,聚合物与IL的配比可为4~20g∶1g。聚合物与溶剂的配比可为0.5~2g∶1mL。上述方法步骤1)中,所述的两个侧链均含不饱和双键的咪唑类离子液体(IL)选自下述咪唑类离子液体中的任意一种:1-烯丙基-3-乙烯基咪唑氯盐(AVImCl)、1-烯丙基-3-乙烯基咪唑碘盐(AVImI)、1-烯丙基-3-乙烯基咪唑硝酸盐(AVImNO3)、1-烯丙基-3-乙烯基咪唑醋酸盐(AVImAc)。上述方法步骤1)中,所述聚合物选自下述聚合物中的一种或多种或其共聚物:聚偏氟乙烯(PVDF)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)、聚氧化乙烯(PEO)、聚丙烯腈(PAN)、聚氯乙烯(PVC)。上述方法步骤1)中,所述溶剂选自下述溶剂中的一种或多种:N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基甲酰胺...
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