[发明专利]用于锂硫电池的改性聚乙烯醇基凝胶电解质膜的制备方法

权利要求书

1.一种用于制备电解质膜的聚氧化乙烯和离子液体双分子改性聚乙烯醇交联聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制备中间产物

将聚乙烯醇PVA加入85℃的去离子水中，充分溶解；然后加入硝酸铈铵溶液、腈基咪唑离子液体ILCN和烯丙基封端聚醚PEO，以HNO₃溶液调节pH值至6；在惰性气体氛围和40℃条件下反应4h，反应物经甲醇洗涤和减压蒸馏操作，获得中间产物；

(2)制备接枝聚合物

将中间产物加入90℃的去离子水中，充分溶解；然后加入足量氟硼酸，90℃恒温反应24h，经甲醇洗涤、减压蒸馏和真空干燥，获得PVA-g-PIN接枝聚合物；

(3)制备交联聚合物

将接枝聚合物加入90℃的去离子水中，搅拌溶解，以HNO₃溶液调节pH值为2；加入乙二醛交联剂，室温下充分搅拌24h；减压蒸馏除去溶剂，将粘稠聚合物转移至干燥箱中，在85℃交联固化3h后，得到PVA-PIN交联聚合物；即为用于制备电解质膜的聚氧化乙烯和离子液体双分子改性聚乙烯醇交联聚合物。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述HNO₃溶液的浓度为1mol mL^-1；硝酸铈铵溶液的浓度为0.1g mL^-1，硝酸铈铵溶液与PEO的体积比为3:5；PVA与ILCN、PEO的质量比为10:1:25；乙二醛交联剂的用量为接枝聚合物质量的3％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中获得的PVA-g-PIN接枝聚合物，其结构如式(I)所示：

式(I)中：m/n＝0.14，p为PVA分子中剩余CH-OH键含量，M^-阴离子是下述的任意一种：双三氟甲基磺酰亚胺根离子、双氟磺酰亚胺根离子、三氟甲基磺酸根离子或双五氟乙基磺酰亚胺根离子。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，真空干燥的条件为：温度60℃，时间8h。

5.利用权利要求1至4任意一种方法制备获得的聚氧化乙烯和离子液体双分子改性聚乙烯醇交联聚合物进一步制备凝胶聚合物电解质膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将PVA-PIN交联聚合物溶解分散于二甲基乙酰胺水溶液中，用作静电纺丝的纺丝液；以纺丝液进行静电纺丝，得到聚合物基体膜；

其中，二甲基乙酰胺与水的质量比为3:7，交联聚合物与二甲基乙酰胺水溶液的质量比为1:10；

(2)将聚合物基体膜烘干，然后浸泡在电解液中2h，得到凝胶聚合物电解质膜。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，控制纺丝条件为：温度为32℃，电压为15～20kV，注射速度为0.5mL h^-1，纺丝针头与接收器之间的距离为12～15cm。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所得聚合物基体膜的厚度为35～50μm。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，电解液是商用锂硫电解液LS-002，由锂盐双三氟甲基磺酰亚胺锂与体积比为1:1的DOL-DME溶剂组成，其中锂盐双三氟甲基磺酰亚胺锂的摩尔浓度为1mol L^-1。

9.权利要求5所述方法制备获得的凝胶聚合物电解质膜在锂硫电池中的应用。