[发明专利]醋酸乙烯基酯－丙烯酸酯共聚物基固体聚合物电解质及膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合物电解质材料，具体涉及一种以醋酸乙烯酯和丙烯酸酯，如：丙烯酸甲酯MA、甲基丙烯酸甲酯MMA、丙烯酸乙酯EA、丙烯酸丁酯BA等为共聚单体合成的无规共聚物以及共聚物与第二种聚合物，如PMMA、PVdF等的共混物作为聚合物基体的固体聚合物电解质。本发明制作的固体聚合物电解质通常以聚合物电解质膜的形式使用。将醋酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物、第二种聚合物、锂盐及溶剂混合搅拌均匀，再流延浇铸成膜即可得到固体聚合物电解质膜。本发明制作的固体聚合物电解质具有离子电导率高、成膜性好，透光率高、机械性能优良等特点，在锂离子二次电池，电致变色器件及灵巧调光窗等方面可望取代传统的液体电解质，具有广泛的应用前景。

背景技术

高分子固体电解质(Solid polymer electrolyte)，又称为离子导体聚合物(Ion-conductingpolymer)，是从20世纪70年代起迅速发展起来的一种新型固体电解质材料。由于具有质轻、粘弹性好，易成膜、热稳定性好和锂离子电导率高等独特优点，在锂离子二次电池、超电容器、离子传感器、全固态电致变色器件、电致变色节能灵巧窗、电致变色显示器件等电化学器件中具有广泛的应用。1973年Wright等首次报道了聚氧化乙烯(PEO)/碱金属盐络合物具有离子导电性。1979年Armand等报道了PEO/碱金属盐络合物在40-60℃时离子电导率达10^-5S/cm，且具有较好的成膜性，可用作锂离子电池的电解质。此后，在全世界的范围都掀起了聚合物固体电解质的研究热潮。几十年来，人们研究通过聚合物改性、不同单体共聚、不同聚合物共混、聚合物交联等手段对各类聚合物基体进行改性，以破坏聚合物链节的聚集态规整性来提高聚合物电解质电导率，已有许多报道和专利申请。目前研究最为广泛的聚合物电解质基体主要有PEO、PAN、PMMA和PVdF等。但迄今，电性能和力学性能俱佳的聚合物电解质薄膜报道并不多。有文献报道了以聚醋酸乙烯酯(PVAc)与其他聚合物的共混物为基体的聚合物电解质，如PVAc/PMMA共混物(Baskaran R，Selvasekarapandian S，Kuwata N，Kawamura J，Hattori T.[J].Solid State Ionics，2006，177：2679-2682)、PVAc/PVdF共混物(Baskaran R，Selvasekarapandian S，Kuwata N，Kawamur J，Hattori T.[J].Materials Chemistry and Physics，2006，98：55-61)、PVAc/PEO共混物(Animitsa I E，Kruglyashov A L，Bushkova O V，Zhukovsky V M.[J].Solid StateIonics，1998，106：321-327)和PVAc/P(VdF-co-HFP)共混物(Nam-Soon Choi，Young-Gi Lee，Jung-Ki Park，Jang-Myoun Ko.[J].ElectrochimicaActa，2001，46：1581-1586)等，它们都有较高的离子电导率和较好的机械性能。但是以醋酸乙烯基酯和丙烯酸酯，如：MA、EA、BA等为共聚单体合成的无规共聚物以及共聚物与第二种其他聚合物(如PMMA、PVdF等)共混物为基体的的固体聚合物电解质还未曾见报道，也没有专利申请。最近，虽然有文献报道以9∶1摩尔比的丙烯酸酯的衍生物-甲基丙烯酸甲酯MMA与醋酸乙烯酯的共聚物作为固体聚合物电解质的基体，(卢雷、左晓希、李伟善、刘建生等，[J].化学学报，2007，65(6)：475-480)，但是，由于共聚物中的醋酸乙烯酯含量太低，不能起到共聚物各组分之间的相互促进作用。而以该摩尔比以外的甲基丙烯酸甲酯与醋酸乙烯酯的共聚物以及共聚物与第二种聚合物的共混物为基体的固体聚合物电解质也未曾见文献报道和专利申请。

发明内容

为了进一步提高已有技术中聚合物电解质的离子电导率和力学性能等性质，本发明提出了一种新型固体聚合物电解质，同时提供了采用一步流延成膜的固体聚合物电解质膜。