[发明专利]通过气-液界面等离子体聚合制备聚合物薄膜的方法及从中制备的聚合物薄膜

说明书

本发明涉及热特性优秀且适合于凝胶聚合物电解质的基质的等离子体聚合物薄膜的制备方法及通过所述方法制备的聚合物薄膜和适用所述聚合物薄膜的凝胶聚合物电解质和二次电池，更详细地，涉及通过等离子体聚合制备聚合物薄膜的方法及通过所述方法制备的聚合物薄膜和适用所述聚合物薄膜的凝胶聚合物电解质和二次电池，所述聚合物薄膜的制备方法，其特征在于，向液态聚合物单体界面施加等离子体以进行聚合。

技术领域

本发明涉及热特性优秀且适合于凝胶聚合物电解质的基质的等离子体聚合物薄膜的制备方法及通过所述方法制备的聚合物薄膜和适用所述聚合物薄膜的凝胶聚合物电解质和二次电池。

背景技术

随着电、电子、通信、电脑产业及电动汽车等的扩散，电子设备的小型化及轻量化得到需求，用作它们的能源的高能密度的电化学器件的相关研究正在活跃进行。二次电池是可实现高能密度的代表性电化学器件的例子，将外部的电能转换为化学能的形态，储存后必要时转换为电能的装置。二次电池与用过一次废弃的一次电池相比，由于可通过充电反复使用，因此在经济、环境方面上十分有用。二次电池可列举铅充电器、镍镉电池、镍电池、锂电池等。

二次电池由阳极、阴极、防止因阳极和阴极的物理接触而导致电短路的分离膜及对阳极和阴极之间的离子移动起到实质性作用的电解质形成。作为所述二次电池用电解质，主要使用在非水类有机溶剂中溶解盐的液体电解质。但是，随着因有机溶剂的挥发、漏液及电极物质的退化而导致的爆炸危险性等安全性问题被引起关注，针对聚合物电解质的关注随之增大。

聚合物电解质可分为固体聚合物电解质和凝胶聚合物电解质。固体聚合物电解质在持有极性基的聚合物添加盐而被离解的盐的离子在聚合物内移动而呈现离子电导率，无需用于防止漏液的特殊结构，具有以膜形态容易加工并容易制作大面积电池的优点。但是，离子电导率比起液体电解质十分小，仅以高温运行型偶薄型电池等部分受限的用途开发。

凝胶聚合物电解质是将碳酸酯系列的非水系有机溶剂及盐之类的离子电导率和沸点高的有机溶剂(或增塑剂)浸渍到聚合物基质内，通过其体现离子电导率，通常离子电导由有机溶剂表达，聚合物起到电解质的支撑体作用。作为凝胶聚合物电解质的聚合物基质，可列举聚氧化乙烯(PEO)、聚丙烯腈(PAN)、聚丙烯酸甲酯(PmmA)和聚偏氟乙烯(PVdF)。PEO系列的聚合物电解质在常温下呈现大约10^-8S/cm的离子电导率，仅在熔点以上的温度下，呈现10^-5S/cm以上的离子电导率。尤其是，由于玻璃化转变点和熔点低，因此高温下的耐久性弱，故而需要改善熔点或耐化学性等。PAN系及PVdF系列的凝胶聚合物电解质为基于物理交联结合的电解质，时间经过时具有结构被破坏的倾向。

另一方面，等离子体聚合与常规的聚合物聚合不同地，即使是0.01μm厚度的超薄膜，也能无缺陷地形成均匀的薄膜，即使单体不具有反应基也能聚合，因此可选择为单体的原材料的宽度宽。通过等离子体聚合生成的聚合物，大体上具有高交联度和稠密的组织，因此耐化学性、耐热性及机械特性优秀。因此，期待等离子体聚合的聚合物将会具有适合作为凝胶聚合物电解质的基质的特性。但是，由于常规的等离子体聚合物聚合应在真空状态下进行，因此存在聚合物制备需要高费用，大面积聚合物薄膜的制备或大量生产难以进行的问题。

发明内容

本发明为了解除如上所述的问题，目的在于，提供制备在常温、常压的条件下具有适合作为凝胶聚合物聚合物的聚合物基质的特性的等离子体聚合物薄膜的方法及通过该方法制备的等离子体聚合物薄膜。

并且，本发明的另一目的在于，提供包括所述等离子体聚合物薄膜且耐久性优秀的凝胶聚合物电解质的聚合物基质。

本发明的又一目的在于，提供适用所述聚合物基质且离子电导率优秀的凝胶聚合物电解质和包含凝胶聚合物电解质的二次电池。

用于实现前述目的的本发明的等离子体聚合物的制备方法，涉及一种通过等离子体聚合制备聚合物薄膜的方法，其特征在于，向液态聚合物单体界面施加等离子体以进行聚合。