[发明专利]基于多孔基体的抗电解液泄漏的凝胶电解质及其制备方法

权利要求书

1.一种基于多孔基体的抗电解液泄漏的凝胶电解质，其特征在于，它是由含凝胶因子的电解液在聚合物基体的微孔中形成原位凝胶作为锂离子传导相的电解质，其中聚合物基体是具有单离子传导功能的聚苯乙烯磺酸钠接枝的含氟聚合物。

2.一种基于多孔基体的抗电解液泄漏的凝胶电解质的制备方法，包括以下步骤：

①将含氟聚合物、低价金属催化剂、配体在无水无氧条件下溶解于有机溶剂中，然后将含有苯乙烯磺酸钠的单体溶液加入到上述混合溶液中，60-150℃搅拌8-24小时进行原子转移自由基聚合(ATRP)反应，在含氟聚合物主链上接枝具有单离子传导功能的聚苯乙烯磺酸钠，最后采用甲醇沉淀层析产物，真空干燥得到具有单离子传导功能的含氟聚合物；

②将步骤①所制备的具有单离子传导功能的含氟聚合物溶解于良溶剂中配制成浓度为5-50wt.％的溶液，加入相对于该含氟聚合物的质量为50％-80％的不良溶剂作为成孔剂，将混合溶液浇筑成膜、充分干燥；再将所得到的聚合物膜浸泡在去离子水中反复冲洗除去成孔剂后充分干燥，得到厚度为50-300μm、孔径为0.1-2μm、孔隙率60-90％的多孔基体膜；

③向含有锂盐的聚合物电解质溶液中加入凝胶因子，加热使凝胶因子完全溶解，形成含有凝胶因子的电解质溶液，其中加入的凝胶因子质量为聚合物电解质溶液质量的0.5-5％；

④将步骤②制备的多孔基体膜置于胶塞封口并可抽真空的模具中抽真空，向其中注入步骤③制得的含有凝胶因子的电解质溶液，使多孔基体膜浸润在电解液中；

⑤将步骤④的模具中连接有高纯N₂的进气阀打开，注入高纯N₂至模具中，保持1atm压力1-10分钟，以便电解液充分进入基体孔中，制得电解液浸渍的多孔膜；

⑥将步骤⑤所得的电解液浸渍的多孔膜在无氧无水条件下水平静置，使电解液在凝胶因子作用下原位凝胶，制得基于多孔基体的抗电解液泄漏的凝胶电解质。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤①中：所述的含氟聚合物是聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯、聚氯乙烯或聚三氟氯乙烯；所述的低价金属催化剂是CuCl、CuBr、FeCl₂或FeBr₂；所述的配体为2’2-联吡啶(BPy)或五甲基二乙烯三胺(PMDETA)。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，当所述的配体为2’2-联吡啶(BPy)时，所述的含氟聚合物、低价金属催化剂和配体的用量比为，含氟聚合物∶低价金属催化剂∶配体＝2-4克∶50-200mg∶200-300mg；当所述的配体为五甲基二乙烯三胺(PMDETA)时，所述的含氟聚合物、低价金属催化剂和配体的用量比为：含氟聚合物∶低价金属催化剂∶配体＝2-4克∶50-200mg∶75mg-1.5g。

5.根据权利要求2或3或4所述的制备方法，其特征在于，所述的有机溶剂是N-甲基吡咯烷酮或二甲基亚砜。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤②中，所述的含氟聚合物良溶剂是二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮或乙腈；所述的不良溶剂是丙三醇、小分子量聚乙二醇、水、乙醇或小分子量聚乙烯吡咯烷酮；所述的多孔基体膜厚度为50-300μm、孔径为0.1-2μm、孔隙率为60-90％。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤③中，所述的凝胶因子是1，3；2，4-O-二苄叉-D-山梨醇、1，3；2，4-O-二(4-甲基苄叉)-D-山梨醇(MDBS)、1，3；2，4-O-二(3，4-二甲基苄叉)-D-山梨醇(DMDBS)中的一种；所述的锂盐是LiCLO₄、LiPF₆、LiAsF₆、LiCF₃SO₃、LiN(CF₃SO₂)₂中的一种；所述的聚合物电解质溶液中采用的溶剂是碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯中的一种、或两种或三种的组合。