[发明专利]一种聚离子液体固态电解质的交联聚合制备的方法

说明书

一种聚离子液体固态电解质的交联聚合制备的方法，选用疏水性强并且粘性小的离子液体1‑乙烯基‑3‑甲基咪唑双三氟甲磺酸酰亚胺盐为单体，溶于聚氧化乙烯和锂盐体系中，加入交联剂和引发剂，室温条件下进行搅拌加热，自由基引发，进行原位聚合，得到的交联聚合产物；本发明在共聚交联的体系中很好地发挥了聚离子液体本身的自支撑作用，成为柔韧的电解质膜，同时基于自身的导电性，提升了体系整体的导电性，使其适用于锂离子电池。该电解质为聚合物固态电解质，聚离子液体为难挥发物质，并且自身具有自支撑作用，能增加电解质的机械性能，同时拓宽了电池赋役的温度范围并且提高了导电率，在高温下仍然能够稳定的进行充放电循环。

技术领域

本发明属于固态电解质制备技术领域，特别涉及一种聚离子液体固态电解质的交联聚合制备的方法。

背景技术

锂离子电池是具有较大潜能的能源储存体系。有机液态电解质是锂离子电池中常用的电解质，但是在高温下工作时，泄露、干涸和易燃易爆仍然是严重的安全问题。由于以上原因，聚合物电解质是在高温下工作的理想替代品。聚合物电解质具有良好的机械性能、柔性以及很好的封装性。其中聚氧化乙烯(简称：PEO)应用较为广泛。然而，聚合物的共性问题是结晶程度较高，导致其电导率较低。因此，降低聚合物的结晶度同时增加电导率成为制备具有优良性质的聚合物电解质的研究热点。人们在聚合物中掺杂有机、无机、导电聚合物等增塑剂。或者采取与其他聚合物共聚等方法对聚合物电解质进行改性。近几年来，将电导率较高、难挥发的离子液体与聚合物进行共混方法制备固态/凝胶态电解质得到了广泛关注。但是由于离子液体的粘度较高，以上制备方法成膜性比较差，导致电化学性能不稳定。此外，将含有不饱和双键的离子液体单体进行聚合，合成聚离子液体，与常用做电解质主体材料的聚合物(聚氧化乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯等等)进行共混形成凝胶态/固态电解质。基于聚离子液体本身的自支撑性能和导电性，可以有效的提升聚合物电解质的机械性能，提高体系电导率。但是由于共混的方法比较粗糙，得到的共混型的固态/凝胶态电解质仍然不均匀，与锂盐的相容性较差。导致其在锂离子电池的在充放电循环过程中的循环稳定性不好。为了兼顾聚合物体系内的相容性、成膜性和电导率，也有工作报道了将聚离子液体与聚合物的体系内加入离子液体，提高其体系内部的相容性和电导率。然而制备过程较为复杂。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种聚离子液体固态电解质的交联聚合制备的方法，将溶解在聚合物和锂盐体系内的离子液体单体交联聚合制备固态电解质，并且将其应用于全固态锂离子电池，利用离子液体单体(1-乙烯基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺)、聚氧化乙烯(简称：PEO)、双三氟甲磺酰亚胺锂(简称：LiTFSI)在偶氮二异丁腈(简称：AIBN)为引发剂的，聚乙二醇二丙烯酸酯(简称：PEGDA)为交联剂的条件下，原位自由基热引发聚合，具有制备方法简单，原子利用率高、条件温和、重复性好的特点。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种聚离子液体固态电解质的交联聚合制备的方法，包括以下步骤:

(1)、将5～7.8g聚氧化乙烯PEO加入到圆底烧瓶中，再加入110～150mL乙腈和2～5g 1-乙烯基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺[VMIM]TFSI，搅拌后加入1.1g双三氟甲磺酰亚胺锂LiTFSI，搅拌5小时，得到混合液；

(2)、向步骤(1)制得的混合液中加入1.6～3.7g聚乙二醇二丙烯酸酯PEGDA作为交联剂，0.05g～0.1g偶氮二异丁腈AIBN为引发剂，进行搅拌，将混合物加热到不低于70℃进行交联聚合反应；

(3)、步骤(2)的反应体系冷却至室温后，80℃真空干燥48小时，得到半透明的能够在锂离子电池中应用的聚离子液体固态电解质。

本发明的优点：