[发明专利]一种复合凝胶聚合物电解质、其制备方法和应用

权利要求书

1.一种复合凝胶聚合物电解质，其特征在于，包括聚合物网络、填料和锂盐；所述填料为氮化硼、石墨烯和二硫化钼中的一种或多种；其中，所述聚合物网络由第一离子液体单体在紫外光下、光引发剂的作用下与交联剂发生交联聚合反应得到；

所述填料与第二离子液体通过P-π作用均匀分散在所述聚合物网络中；

所述第一离子液体单体的阳离子含有不饱和化学键，且该第一离子液体单体能够发生聚合反应；所述第二离子液体的阳离子除咪唑环上的双键以外，不含有不饱和化学键，不能够发生聚合反应；

所述复合凝胶聚合物电解质通过以下步骤制备得到：

A、借助搅拌作用将填料分散在离子液体分散剂中，所述离子液体分散剂为所述第二离子液体，得到均匀分散的第二离子液体/填料分散体系；

B、将光引发剂、交联剂、锂盐和第一离子液体单体加入到步骤A所述的第二离子液体/填料分散体系中，搅拌混合，得到复合凝胶聚合物电解质前驱体；

C、将步骤B所述的复合凝胶聚合物电解质前驱体利用原位光聚合反应制得复合凝胶聚合物电解质。

2.如权利要求1所述的聚合物电解质，其特征在于，所述第一离子液体单体具有如下结构式：

其中，R₁或R₂为含有双键的烷基，X-为TFSI-、CF₃SO_3-或PF_6-。

3.如权利要求1所述的聚合物电解质，其特征在于，所述第二离子液体为烷基取代咪唑离子液体、烷基取代吡啶离子液体、烷基季胺离子液体和烷基季磷离子液体中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的聚合物电解质，其特征在于，所述光引发剂的质量为所述第一离子液体单体质量的1％～3％；所述交联剂的质量为所述第一离子液体单体质量的5％～20％；所述锂盐的质量为所述第一离子液体单体和所述交联剂总质量的5.4％～21％；所述第二离子液体的质量为所述第一离子液体单体和所述交联剂的总质量的38％～146％；所述填料的质量为所述第二离子液体质量的0.07％～26％。

5.一种如权利要求1至4任意一项所述的聚合物电解质的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、借助搅拌作用将填料分散在离子液体分散剂中，所述离子液体分散剂为所述第二离子液体，得到均匀分散的第二离子液体/填料分散体系；

B、将光引发剂、交联剂、锂盐和第一离子液体单体加入到步骤A所述的第二离子液体/填料分散体系中，搅拌混合，得到复合凝胶聚合物电解质前驱体；

C、将步骤B所述的复合凝胶聚合物电解质前驱体利用原位光聚合反应制得复合凝胶聚合物电解质。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤B中所述光引发剂为2,4,6-(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮和2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮中的一种或多种；所述交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷和过氧化苯甲酰中的一种或多种。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤C所述原位光聚合反应使用的光源为紫外光，反应时间为1～60分钟。

8.一种如权利要求5至7任意一项所述复合凝胶聚合物电解质的制备方法制备得到的复合凝胶电解质的应用，其特征在于，应用于锂电池中；具体应用方法是将所述复合凝胶聚合物电解质前驱体涂覆到锂电池的正极片上，经过紫外光固化得到复合凝胶聚合物电解质/正极片复合体，然后在无水无氧的条件下组装锂电池。

9.如权利要求8所述复合凝胶聚合物电解质的应用，其特征在于，所述复合凝胶聚合物电解质/正极片复合体中复合凝胶聚合物电解质的厚度为10-500um。

10.如权利要求8所述复合凝胶聚合物电解质的应用，其特征在于，所述紫外光固化的时间为1～60分钟。