一种半互穿网络凝胶聚合物电解质薄膜的制备方法

摘要

本发明公开了一种半互穿网络凝胶聚合物电解质膜的制备方法，其制备步骤为：首先采用溶胶凝胶法将甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷水解交联，然后在其中加入二甲基丙烯酸聚乙二醇；混合物与丁腈橡胶的四氢呋喃溶液共混后，挥发溶剂得到的预聚共混物薄膜，经紫外光辐照固化后，再吸附1M六氟合磷酸锂电解质溶液直接得到半互穿网络凝胶聚合物电解质薄膜。半互穿网络结构保证体系具有较好的力学性能；共混聚合物体系中极性组分与液体电解质相容性较好，易吸附液体电解质凝胶化，使其具有较高离子导电率。制得的半互穿网络凝胶聚合物电解质薄膜离子导电率在30℃下可达2.28×10^-3S cm^-1，室温下电化学稳定窗口达到4.6V。本发明制备工艺简单，紫外光辐照生产速度迅速，适于工业化规模生产。

主权项

1、一种半互穿网络凝胶聚合物电解质薄膜的制备方法，其特征是，首先经紫外光辐照得到半互穿网络聚合物薄膜，然后薄膜再直接吸附液体电解质活化，它包括以下步骤：(1)将甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和去离子水按照1∶2～1∶10的摩尔比混合，加入对甲苯磺酸，其中对甲苯磺酸的用量为甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和去离子水共混物总质量的0.5％wt，搅拌至完全溶解后，升温至40℃反应3-5小时，得到透明粘稠液体，其为甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷水解交联产物；(2)将交联剂二甲基丙烯酸聚乙二醇酯，加入步骤(1)得到的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷水解交联产物溶液中，其中二甲基丙烯酸聚乙二醇酯相对于甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷水解交联产物的质量为10～20％wt，加入光引发剂Darocur 1173于其中，其质量为预聚共混物的3-5％wt，搅拌0.5-1小时，混合均匀，得到预聚共混物；(3)称量4g丙烯腈组分含量为40％wt的丁腈橡胶，溶于100ml四氢呋喃溶剂中，磁力搅拌至溶解均匀，将交联预聚共混物与丁腈橡胶四氢呋喃溶液按照一定比例混合，搅拌混合得均匀溶液，然后将其倒入一容器中，在干燥箱内挥发溶剂得到共混预聚物凝胶薄膜，其中预聚共混物相对于丁腈橡胶的质量比例在5∶1～1∶10之间，共混预聚物凝胶薄膜在功率为110watts、波长λ＝375nm紫外灯光辐照下引发聚合0.05-1个小时，得到半互穿网络聚合物母体；制备好的半互穿网络聚合物薄膜首先在真空烘箱50℃下干燥，干燥后的薄膜浸入1M六氟合磷酸锂碳酸酯电解质溶液中，其中的碳酸酯电解质溶液是由碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和乙烯碳酸酯，按质量比碳酸二甲酯∶碳酸二乙酯∶乙烯碳酸酯＝1∶1∶1混合而成，吸附后凝胶化，直接得到应用于聚合物锂离子电池的半互穿网络凝胶聚合物电解质薄膜。