[发明专利]一种纤维素基凝胶聚合物电解质及其制备方法和含该电解质的锂离子电池

权利要求书

1.一种纤维素基凝胶聚合物电解质，其特征在于，所述电解质由具有纳米孔结构的纤维素多孔膜或纤维素复合多孔膜吸收有机电解液凝胶化而得；所述具有纳米孔结构的纤维素多孔膜或纤维素复合多孔膜，采用包括以下步骤的方法制备：(1)以纤维素为原料，采用“溶解-再生”方法先制备得到再生纤维素凝胶膜或再生纤维素复合凝胶膜；(2)所述凝胶膜再利用冷冻干燥、超临界干燥或直接干燥的方法得到纤维素多孔膜或纤维素复合多孔膜；

其中，步骤(1)包括以下步骤，制备得到再生纤维素凝胶膜：

(1a)纤维素与液体A混合，得到透明均匀的纤维素溶液；

(1b)步骤(1a)的纤维素溶液制成溶液膜，经液体B凝胶化，得到再生纤维素液体B凝胶膜；或者，步骤(1a)的纤维素溶液经液体B凝胶化，得到再生纤维素液体B凝胶膜；

(1c)步骤(1b)的再生纤维素液体B凝胶膜经液体C置换后，得到再生纤维素液体C凝胶膜，简称为再生纤维素凝胶膜；

或者，步骤(1)包括以下步骤，制备得到再生纤维素复合凝胶膜：

(1a’)纤维素、复合组分与液体A混合，得到透明均匀的纤维素/复合组分/液体A溶液；

(1b’)步骤(1a’)中所得溶液制成溶液膜，经液体B凝胶化，得到再生纤维素/复合组分/液体B凝胶膜；或者，步骤(1a’)中所得溶液经液体B凝胶化，得到再生纤维素/复合组分/液体B凝胶膜；

(1c’)步骤(1b’)的再生纤维素/复合组分/液体B凝胶膜经液体C置换后，得到再生纤维素/复合组分/液体C凝胶膜，简称为再生纤维素复合凝胶膜；

上述纤维素多孔膜或纤维素复合多孔膜的厚度为20-200μm，平均孔径小于50nm，孔隙率为30-98％；

其中，所述液体A选自离子液体、离子液体与共溶剂组成的混合溶剂、氢氧化钠/尿素水溶液、氢氧化锂/尿素水溶液和N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)溶液中的一种；

所述液体B选自水、酸性水溶液、醇类溶剂、离子液体或它们的混合溶剂；

所述液体C选自水或有机溶剂。

2.根据权利要求1所述的纤维素基凝胶聚合物电解质，其特征在于，上述纤维素多孔膜或纤维素复合多孔膜，所用的纤维素原料为以下纤维素中的一种或几种：微晶纤维素、棉浆粕、木浆粕、竹浆粕、脱脂棉、木材或农作物中提取出来的纤维素；所述纤维素的聚合度在200-5000。

3.根据权利要求1所述的纤维素基凝胶聚合物电解质，其特征在于，上述纤维素多孔膜或纤维素复合多孔膜的拉伸强度为3-80MPa。

4.根据权利要求1-3任一项所述的纤维素基凝胶聚合物电解质，其特征在于，上述纤维素基凝胶聚合物电解质是将上述纤维素多孔膜或纤维素复合多孔膜浸泡在有机电解液中吸收有机电解液，凝胶化得到纤维素基凝胶聚合物电解质，吸液率为100-1000％。