[发明专利]一种防冻两性离子水凝胶电解质及其应用

权利要求书

1.一种两性离子防冻水凝胶电解质，其特征在于，所述电解质为polySH电解质；

所述polySH电解质，为在LiCl存在下的聚(SBMA-HEA)电解质，Li⁺通过聚合物链上的两性离子基团进行跳跃式迁移；拉曼光谱中，-SO₃^-中的S＝O伸缩振动为1044cm^-1～1054cm^-1，-N⁺(CH₃)₂中的CH₃伸缩振动为2953cm^-1～2957cm^-1；

polySH电解质的电导率为114～147mS cm^-1；所述电解质的可冷冻水含量低于10％。

2.如权利要求1所述的两性离子防冻水凝胶电解质，其特征在于，所述两性离子防冻水凝胶电解质中，LiCl含量为1-7mol L^-1；Li离子与H₂O形成一种Li⁺(H₂O)_n溶剂化结构。

3.如权利要求1所述的两性离子防冻水凝胶电解质，其特征在于，所述两性离子防冻水凝胶电解质中，LiCl含量为3-7mol L^-1。

4.如权利要求1所述的两性离子防冻水凝胶电解质，其特征在于，所述两性离子防冻水凝胶电解质中，LiCl含量为5-7mol L^-1。

5.如权利要求1所述的两性离子防冻水凝胶电解质，其特征在于，所述电解质的水分子扩散系数小于等于11.21*10^-6cm² s^-1。

6.如权利要求1所述的两性离子防冻水凝胶电解质，其特征在于，所述电解质的水分子扩散系数小于等于1.02*10^-6cm² s^-1。

7.如权利要求1所述的两性离子防冻水凝胶电解质，其特征在于，

在-40℃时，所述电解质的低温电导率为11～13mS cm^-1；所述电解质在-40℃可以拉伸到300～350％的应变。

8.如权利要求1-7任一项所述的水凝胶电解质的制备方法，在LiCl盐的存在下，使用SBMA和HEA采用一锅法无规聚合法制备了两性离子型polySH电解质；包括下列步骤：

1)将LiCl溶解在第一溶剂中，制备浓度为1-7mol L^-1的LiCl溶液；

2)将SBMA和HEA溶解于LiCl溶液中，搅拌后加入引发剂AIBA，随后置于冰浴中搅拌1.5h；SBMA和HEA的摩尔比为1:(3-5)；

3)待溶液完全溶解后超声8～15min以移除气泡，随后将溶液注入模具中，密封置于30-50℃环境中聚合8-16h。

9.如权利要求8所述的水凝胶电解质的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，制备浓度为5-7mol L^-1的LiCl溶液。

10.如权利要求8所述的水凝胶电解质的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，引发剂的加入量相当于单体总质量的0.5～2wt％。

11.如权利要求8所述的水凝胶电解质的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述的密封环境中聚合为，密封置于38℃环境中聚合12h。

12.如权利要求1-7任一项所述的两性离子聚合物水凝胶电解质的用途，或者权利要求8-11任一项所述的制备方法得到的两性离子聚合物水凝胶电解质的用途，用于温度响应材料、储能设备电解质、低温下离子导体或应变响应材料。