[发明专利]含乙烯基咪唑链段聚合物凝胶电解质及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种含乙烯基咪唑链段聚合物凝胶电解质，其特征在于，所述含乙烯基咪唑链段聚合物凝胶电解质的结构由如下化学式(I)表示：

其中，M⁺代表Na⁺、K⁺或Li⁺；R₁代表H或CH₃；R₂代表CH₃、C₄H₉、CH₂CH₂OH或CH₂CH₂CH₂OH或C₇F₁₅。

2.一种如化学式(I)所示的含乙烯基咪唑链段聚合物凝胶电解质的制备方法，其特征在于，所述制备方法通过将聚(乙烯基咪唑-丙烯酸酯)/聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)共混物与碘化物/I₂电解质溶液混合，反应得到所述含乙烯基咪唑链段聚合物凝胶电解质。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤：

步骤(1)：将乙烯基咪唑单体和丙烯酸酯类单体溶于溶剂中，形成乙烯基咪唑单体和丙烯酸酯类单体的溶液；将引发剂溶于溶剂中，形成引发剂溶液；向聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)与溶剂形成的混合物中通入氮气并升温；再加入所述乙烯基咪唑单体和丙烯酸酯类单体的溶液与所述引发剂溶液，反应得到聚(乙烯基咪唑-丙烯酸酯)/聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)共混物；其中，聚(乙烯基咪唑-丙烯酸酯)结构如化学式(II)所示，x∶y的个数比为10∶(20～320)；R₁代表H或CH₃；R₂代表CH₃、C₄H₉、CH₂CH₂OH、CH₂CH₂CH₂OH或C₇F₁₅；

步骤(2)：将碘化物、I₂和溶剂混合搅拌得到所述碘化物/I₂电解质溶液；将步骤(1)得到的所述聚(乙烯基咪唑-丙烯酸酯)/聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)共混物加入到所述碘化物/I₂电解质溶液中，再加入离子液体，在密封环境中于60-75℃加热、搅拌，再冷却至室温得到所述含乙烯基咪唑链段聚合物凝胶电解质。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述聚(乙烯基咪唑-丙烯酸酯)/聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)共混物与所述碘化物/I₂电解质溶液的重量比为1∶(6.7～15.7)。

5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述乙烯基咪唑单体∶丙烯酸酯类单体∶引发剂∶聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)∶溶剂的质量比为1∶(2～8)∶(0.03～0.10)∶(2～36)∶(5～70)。

6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述乙烯基咪唑单体是N-乙烯基咪唑；所述丙烯酸酯类单体是甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸氟代庚酯、或甲基丙烯酸氟代庚酯；所述溶剂是四氢呋喃、甲苯、氯仿、或丙酮；所述引发剂是偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰。

7.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，碘化物/I₂电解质溶液中碘化物∶I₂∶离子液体∶溶剂的质量比为1∶(0.68～0.84)∶(8.6～10.7)∶(42～60)。

8.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述碘化物是NaI、KI、或LiI；所述溶剂是3-甲氧基丙腈、乙腈、或γ-丁内酯；所述离子液体是1-甲基-3-丁基咪唑碘、1，3-二甲基咪唑碘、或1-甲基-3-丙基咪唑碘。

9.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，进一步包括精制步骤：在所述步骤(1)完成后进行精制步骤，将所述聚(乙烯基咪唑-丙烯酸酯)/聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)共混物经旋干溶剂后真空干燥至恒重。

10.含乙烯基咪唑链段聚合物凝胶电解质在制备染料敏化太阳能电池中的应用。