摻雜離子復(fù)合物的半互穿凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種摻雜離子復(fù)合物的半互穿凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，其制備步驟為：先將氣相SiO2進(jìn)行表面離子化包覆改性，然后摻雜分散于聚環(huán)氧乙烷與三丙二醇二丙烯酸酯的乙腈溶液中，待分散均勻后，再光引發(fā)劑1-羥基環(huán)己基苯基甲酮，先揮發(fā)溶劑再紫外光固化，固化后薄膜真空干燥后，吸附1M六氟合磷酸鋰碳酸酯電解質(zhì)溶液得到改性復(fù)合微孔凝膠聚合物電解質(zhì)，薄膜的離子電導(dǎo)率在20℃下達(dá)到2.78×10-3S/cm，電化學(xué)窗口達(dá)4.8V，本發(fā)明在聚合物鋰離子電池等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。
【專(zhuān)利說(shuō)明】摻雜離子復(fù)合物的半互穿凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于應(yīng)用于聚合物鋰離子電池領(lǐng)域，涉及一種摻雜離子復(fù)合物的半互穿凝膠聚合物電解質(zhì)制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著像手機(jī)平板電腦等便攜設(shè)備的普及，鋰離子電池獲得了空前的關(guān)注和發(fā)展。聚合物電解質(zhì)是新一代鋰離子電池所需的關(guān)鍵材料。聚合物電解質(zhì)一般使用其凝膠態(tài)，為凝膠聚合物電解質(zhì)。由于聚環(huán)氧乙烷具有良好的電化學(xué)穩(wěn)定性且可以溶解無(wú)機(jī)鹽提高其電導(dǎo)率，基于聚環(huán)氧乙烷基的凝膠聚合物電解質(zhì)的研究較多。鋰離子的傳輸主要在無(wú)定型區(qū)域，借助于聚合物電解質(zhì)非晶部分的鏈段運(yùn)動(dòng)，使得鋰離子快速遷移。但是聚環(huán)氧乙烷在室溫下易結(jié)晶，限制了鋰離子的遷移，在室溫下離子電導(dǎo)率低；而且加入碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯等低分子量的溶劑形成凝膠聚合物電解質(zhì)后降低了其機(jī)械強(qiáng)度，這些都限制了其的實(shí)際應(yīng)用° Zhiming Li 等[Zhiming L, Liwen C，Jiangong ff, et al, Nowel networkpolymer electrolytes containing fluorine and sulfonic acid lithium prepared byultraviolet polymerization,Journal of Polymer Science,2008，108 (4):2509-2514]用聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDMA)作為交聯(lián)劑，加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和甲基丙烯酸2，2，2，-三氟乙酯(TFEMA)制備了三元復(fù)合凝膠型聚合物電解質(zhì)。其室溫離子電導(dǎo)率雖然達(dá)到了 10_3S/Cm，但是所制備的聚合物膜為均相結(jié)構(gòu)，并沒(méi)有觀察到多孔結(jié)構(gòu)，且膜的吸液率增加后機(jī)械性能較差，不利于實(shí)際應(yīng)用的生產(chǎn)。Yongku Kang等[YongkuK，Hee J.K, Bookeun 0，Jae H.C，Photocured PEO—basede solid polymer electrolyte andits application to lithium-poIymer batteries，Jouenal of Power Sources，2001，92:255-259]以聚環(huán)氧乙烷為基體，聚乙二醇丙烯酸酯為交聯(lián)劑，通過(guò)添加低分子量的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯提高膜的電導(dǎo)率。但是其制備的聚合物電解質(zhì)的電導(dǎo)率在30°C下僅達(dá)到了 5.lX10_4S/cm，在一般的鋰離子電池中其還得不到應(yīng)用。
[0003]作為研究較為廣泛的聚環(huán)氧乙烷類(lèi)聚合物電解質(zhì)。由于室溫下聚合物結(jié)晶度高，電導(dǎo)率低，且機(jī)械強(qiáng)度不高制約了其發(fā)展。將無(wú)機(jī)陶瓷粉末分散加入聚合物體系以形成復(fù)合凝膠聚合物電解質(zhì)是降低其晶相含量并提高電導(dǎo)率以及其機(jī)械強(qiáng)度的有效途徑。通常使用的無(wú)機(jī)粒子有Ti02，SiO2, Al2O3, ZrO2等。目前，復(fù)合凝膠聚合物電解質(zhì)的制備通常是將無(wú)機(jī)陶瓷粉末，聚合物基體和鋰鹽加入有機(jī)溶劑中，通過(guò)機(jī)械攪拌的方法將其分散。但是由于無(wú)機(jī)粒子表面能高，與聚合物母體相容性差，容易發(fā)生團(tuán)簇現(xiàn)象，難以分散均勻，對(duì)于體系的改性效果不明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了改進(jìn)傳統(tǒng)無(wú)機(jī)陶瓷填料在聚合物體系中難以分散均勻且易團(tuán)聚，對(duì)離子傳導(dǎo)率貢獻(xiàn)低等不足，提供一種摻雜離子復(fù)合物的半互穿凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法。[0005]本發(fā)明是將離子聚合物接枝包覆無(wú)機(jī)納米粒子，通過(guò)紫外光輻照固化并吸附液體電解質(zhì)將得到的離子復(fù)合物進(jìn)行摻雜以得到一種半互穿凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0007]一種摻雜離子復(fù)合物的半互穿凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，包括如下步驟:
[0008](I)將德固賽公司出品的不同的氣相二氧化硅粉末A200、A300或A380與Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷按50:1?5:1質(zhì)量比的范圍混合分散于無(wú)水乙醇與水的按照體積比在2:1?4:1的混合溶劑中，所述的氣相二氧化硅與Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷最佳質(zhì)量比為20:1?10:1，以鹽酸作為催化劑，調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH為2?4，攪拌升溫，使得反應(yīng)溫度在60?80°C左右反應(yīng)5?7小時(shí)，得到的產(chǎn)物先過(guò)濾，再在真空烘箱中80°C?120°C下加熱4-8小時(shí)，將所得的Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷接枝氣相二氧化硅粉末與丙烯酸按照質(zhì)量比1:1?1:10分散于去離子水中，所述的Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷接枝氣相二氧化硅粉末與丙烯酸最佳質(zhì)量比為1:2?1:5，混合物溶液的濃度為lg/ml，然后加入相對(duì)于丙烯酸質(zhì)量0.6%?2% wt的過(guò)硫酸銨，攪拌升溫，在70°C?90°C范圍反應(yīng)8?10小時(shí)后降溫至50°C，然后在體系中加入0.lg/ml的氫氧化鋰水溶液，所加入的氫氧化鋰與反應(yīng)體系中丙烯酸摩爾量，體系在50°C下反應(yīng)I?2小時(shí)，得到的產(chǎn)物先過(guò)濾，再在120°C下真空干燥4-8小時(shí)，得到離子復(fù)合物聚丙烯酸鋰包覆二氧化硅。
[0009](2)將三丙二醇二丙烯酸酯與分子量為1.0*105?1.0*106的聚環(huán)氧乙烷按照1:1?1:10質(zhì)量比混合,其中三丙二醇二丙烯酸酯與聚環(huán)氧乙燒兩者最佳質(zhì)量比為1:2?1:5，混合物溶解于乙腈溶劑中，共混物溶液的濃度為0.lg/ml，然后加入步驟(I)制備得到的聚丙烯酸鋰包覆二氧化硅，其添加量為相對(duì)三丙二醇二丙烯酸酯與聚環(huán)氧乙烷共混物總質(zhì)量的5%?20%wt，其添加量最佳值為相對(duì)于共混物總質(zhì)量的10%wt。攪拌均勻后在其中加入相對(duì)于共混聚合物總質(zhì)量0.5%?3% wt的1-羥基環(huán)己基苯基甲酮作為光引發(fā)劑，攪拌分散均勻，將混合物液體澆鑄聚四氟乙烯模板上沿流成膜，先室溫下?lián)]發(fā)溶劑6-12小時(shí)后再常溫下抽真空干燥3-10小時(shí)，最后將預(yù)聚混合物膜在功率為IIOwatts、波長(zhǎng)λ =375nm紫外光輻照下引發(fā)聚合I?lOmin。
[0010](3)將步驟(2)所得到的復(fù)合多孔膜在真空下60?100°C干燥12?24小時(shí)后，浸入IM六氟合磷酸鋰碳酸酯電解質(zhì)，所述的IM六氟合磷酸鋰的碳酸酯電解質(zhì)溶液，其中的碳酸酯溶液是由碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯混合，按照質(zhì)量比碳酸乙烯酯:碳酸二甲酯=1:1混合而成。在液體電解質(zhì)溶液中浸泡5?30min，得到基于摻雜聚丙烯酸鋰包覆二氧化硅的半互穿型凝膠聚合物電解質(zhì)。所制備得到的半互傳凝膠聚合物電解質(zhì)薄膜厚度在70 μ m?100 μ m之間。
[0011]本發(fā)明的有益效果在于:
[0012]1、將納米粒子表面包覆改性得到的離子復(fù)合物，其摻雜于半互穿聚合物母體鏈段之間，分散性較好且不易團(tuán)聚，增加了體系的雜亂程度，同時(shí)其中含有的離子聚合物含有的離子與聚環(huán)氧乙烷中的乙氧基相互作用，增加了體系的非晶相，利于鋰離子的傳輸，并且離子復(fù)合物中鋰鹽的加入提高了體系中鋰離子的含量，改善了聚合物電解質(zhì)的電化學(xué)性能。
[0013]2、半互穿聚合物交聯(lián)體系一方面使聚合物膜具有良好的力學(xué)穩(wěn)定性能，另一方面由于三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使聚合物膜的吸液率得到了提高。[0014]3、離子復(fù)合物的摻雜，結(jié)合紫外光輻照固化形成穩(wěn)定的半互穿交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)提高了凝膠聚合物電解質(zhì)的電化學(xué)穩(wěn)定窗口。
[0015]4、本發(fā)明的摻雜改性二氧化硅的半互穿型凝膠聚合物電解質(zhì)體系穩(wěn)定，室溫離子電導(dǎo)率達(dá)到了 10_3S/Cm數(shù)量級(jí)，電化學(xué)穩(wěn)定窗口達(dá)到4.8V，符合凝膠聚合物鋰離子電池的實(shí)際應(yīng)用要求。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是實(shí)施例1制備的經(jīng)紫外光輻照固化的摻雜離子復(fù)合物的半互穿聚合物薄膜表面的掃描電子顯微圖。
[0017]圖2是實(shí)施例1制備的基于摻雜離子復(fù)合物的半互穿凝膠聚合物電解質(zhì)薄膜的電化學(xué)穩(wěn)定窗口測(cè)試結(jié)果。
[0018]圖3是實(shí)施例1-4制備的基于摻雜離子復(fù)合物的半互穿型凝膠聚合物電解質(zhì)薄膜的離子電導(dǎo)率隨溫度變化的關(guān)系曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例1
[0020]I)將Ig德固賽公司A300氣相二氧化硅與0.05g Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷按分散于40ml乙醇與IOml水的混合溶劑中，以鹽酸作為催化劑，調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH為3，攪拌升溫，使得反應(yīng)溫度在70V左右反應(yīng)6小時(shí)，得到的產(chǎn)物先過(guò)濾再在100°C下真空烘箱中烘烤6小時(shí)，將所得的Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷接枝氣相二氧化硅粉末Ig與5g丙烯酸混合分散于去離子水中，混合物溶液的濃度為lg/ml，然后加入0.03g的過(guò)硫酸銨，攪拌升溫在80°C下反應(yīng)9小時(shí)后降溫至50°C，然后在體系中加入0.lg/ml的氫氧化鋰水溶液，所加入的氫氧化鋰與反應(yīng)體系中丙烯酸等摩爾量，體系在50°C下反應(yīng)2小時(shí)，得到的產(chǎn)物先過(guò)濾，再在120°C下抽真空干燥8小時(shí)，得到離子復(fù)合物聚丙烯酸鋰包覆二氧化硅。
[0021]2)將Ig三丙二醇二丙烯酸酯與5g分子量1.0*105的聚環(huán)氧乙烷混合，混合物溶解于乙腈溶劑中，共混物溶液的濃度為0.lg/ml，然后加入將步驟I)制備得到的聚丙烯酸鋰包覆二氧化硅，其添加量為相對(duì)共混物總質(zhì)量的10%wt，攪拌均勻后在其中加入相對(duì)于共混聚合物總質(zhì)量0.5% wt即0.03g的1-羥基環(huán)己基苯基甲酮作為光引發(fā)劑，攪拌分散均勻，將混合物液體澆鑄聚四氟乙烯模板上沿流成膜，先室溫下?lián)]發(fā)溶劑10小時(shí)后再常溫下抽真空干燥5小時(shí)，然后將混合物膜在功率為llOwatts、波長(zhǎng)λ=375ηπι紫外光輻照下引發(fā)聚合5min。
[0022]3)將步驟2)所的的復(fù)合多孔膜在真空下80°C干燥18小時(shí)后，浸入IM六氟合磷酸鋰碳酸酯電解質(zhì)溶液中浸泡15min，得到摻雜離子復(fù)合物的半互穿凝膠聚合物電解質(zhì)，其厚度為85 μ m。
[0023]附圖1是實(shí)施例1制備得到的摻雜離子復(fù)合物的半互穿凝膠聚合物薄膜表面的掃描電子顯微圖，可以看到摻雜粒子分散均勻，未發(fā)生明顯團(tuán)聚現(xiàn)象。聚合物薄膜上微孔分布均勻，孔徑大小較一致，有利于液體電解質(zhì)的吸附，得到的凝膠聚合物電解質(zhì)性能的穩(wěn)定。
[0024]圖2為實(shí)施例1制備得到的基于摻雜離子復(fù)合物的半互穿凝膠聚合物電解質(zhì)薄膜在室溫下的線性掃描伏安曲線測(cè)試結(jié)果(以不銹鋼為工作正極、金屬鋰為負(fù)極和參考電極，將改性二氧化硅摻雜的復(fù)合凝膠聚合物電解質(zhì)薄膜夾于兩電極之間)，其電化學(xué)穩(wěn)定窗口為 4.8V。
[0025]實(shí)施例2
[0026]I)將Ig德固賽公司A200氣相二氧化硅與0.0625g Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷按分散于30ml乙醇與15ml水的混合溶劑中，以鹽酸作為催化劑，調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH為2，攪拌升溫，使得反應(yīng)溫度在60°C反應(yīng)7小時(shí)，得到的產(chǎn)物先過(guò)濾再在80°C下真空烘箱中加熱干燥8小時(shí)，將所得的Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷接枝氣相二氧化硅粉末Ig與2g丙烯酸分散于去離子水中，混合物溶液的濃度為lg/ml，然后加入0.02g的過(guò)硫酸銨，攪拌升溫在70°C反應(yīng)10小時(shí)后降溫至50°C，然后在體系中加入0.lg/ml的氫氧化鋰水溶液，所加入的氫氧化鋰與反應(yīng)體系中丙烯酸等摩爾量，體系在50°C下反應(yīng)I小時(shí)，得到的產(chǎn)物先過(guò)濾，再在120°C下抽真空干燥6小時(shí)，得到離子復(fù)合物聚丙烯酸鋰包覆二氧化硅。
[0027]2)將Ig三丙二醇二丙烯酸酯與3g分子量5.0*105的聚環(huán)氧乙烷混合，混合物溶解于乙腈溶劑中，共混物溶液的濃度為0.lg/ml，然后加入將步驟I)制備得到的聚丙烯酸鋰包覆二氧化硅，其添加量為相對(duì)共混物總質(zhì)量的10%wt，攪拌均勻后在其中加入相對(duì)于共混聚合物總質(zhì)量3% wt即0.12g的的1-羥基環(huán)己基苯基甲酮作為光引發(fā)劑，攪拌分散均勻，將混合物液體澆鑄聚四氟乙烯模板上沿流成膜，先室溫下?lián)]發(fā)溶劑6小時(shí)后再常溫下抽真空干燥3小時(shí)，然后將混合物膜在功率為llOwatts、波長(zhǎng)λ=375ηπι紫外光輻照下引發(fā)聚合Imin ；
[0028]3)將步驟2)所的的復(fù)合多孔膜在真空下60°C干燥24小時(shí)后，浸入IM六氟合磷酸鋰碳酸酯電解質(zhì)溶液中浸泡5min，得到基于摻雜聚丙烯酸鋰包覆二氧化硅的半互穿型凝膠聚合物電解質(zhì)，其厚度為70 μ m。
[0029]實(shí)施例3
[0030]I)將Ig德固賽公司A380氣相二氧化硅與0.1g Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷按分散于30ml乙醇與IOml水的混合溶劑中，以鹽酸作為催化劑，調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH為4，攪拌升溫，使得反應(yīng)溫度在80°C左右反應(yīng)5小時(shí)，得到的產(chǎn)物先過(guò)濾再在120°C下真空烘箱中干燥4小時(shí)，將所得的Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷接枝氣相二氧化硅粉末Ig與3g丙烯酸分散于去離子水中，混合物溶液的濃度為lg/ml，然后加入0.06g的過(guò)硫酸銨，攪拌升溫在90°C范圍反應(yīng)8小時(shí)后降溫至50°C，然后在體系中加入0.lg/ml的氫氧化鋰水溶液，所加入的氫氧化鋰與反應(yīng)體系中丙烯酸等摩爾量，體系在50°C下反應(yīng)1.5小時(shí)，得到的產(chǎn)物先過(guò)濾，再在120°C下抽真空干燥4小時(shí)，得到離子復(fù)合物聚丙烯酸鋰包覆二氧化硅。
[0031]2)將Ig三丙二醇二丙烯酸酯與2g分子量1.0*106的聚環(huán)氧乙烷混合，混合物溶解于乙腈溶劑中，共混物溶液的濃度為0.lg/ml，然后加入將步驟I)制備得到的聚丙烯酸鋰包覆二氧化硅，其添加量為相對(duì)共混物總質(zhì)量的10%wt，攪拌均勻后在其中加入相對(duì)于共混聚合物總質(zhì)量1% wt即0.03g的的1-羥基環(huán)己基苯基甲酮作為光引發(fā)劑，攪拌分散均勻，將混合物液體澆鑄聚四氟乙烯模板上沿流成膜，先室溫下?lián)]發(fā)溶劑12小時(shí)后再常溫下抽真空干燥10小時(shí)，然后將混合物膜在功率為llOwatts、波長(zhǎng)λ=375ηπι紫外光輻照下引發(fā)聚合IOmin ；
[0032]3)將步驟2)所的的復(fù)合多孔膜在真空下100°C干燥12小時(shí)后，浸入IM六氟合磷酸鋰碳酸酯電解質(zhì)溶液中浸泡30min，得到摻雜離子復(fù)合物的半互穿凝膠聚合物電解質(zhì)，其厚度為100 μ m。
[0033]實(shí)施例4
[0034]I)將Ig德固賽公司A300氣相二氧化硅與0.08g Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷按分散于25ml乙醇與IOml水的混合溶劑中，以鹽酸作為催化劑，調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH為3，攪拌升溫，使得反應(yīng)溫度在75°C左右反應(yīng)5.5小時(shí)，得到的產(chǎn)物先過(guò)濾再在115°C下真空烘箱中干燥5小時(shí)，將所得的Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷接枝氣相二氧化硅粉末Ig與4g丙烯酸分散于去離子水中，混合物溶液的濃度為lg/ml，然后加入0.06g的過(guò)硫酸銨，攪拌升溫在75°C下反應(yīng)9.5小時(shí)后降溫至50°C，然后在體系中加入0.lg/ml的氫氧化鋰水溶液，所加入的氫氧化鋰與反應(yīng)體系中丙烯酸等摩爾量，體系在50°C下反應(yīng)
1.2小時(shí)，得到的產(chǎn)物先過(guò)濾，再在120°C下抽真空干燥5小時(shí)，得到離子復(fù)合物聚丙烯酸鋰包覆二氧化硅。
[0035]2)將Ig三丙二醇二丙烯酸酯與2.5g分子量8.0*105的聚環(huán)氧乙烷混合，混合物溶解于乙腈溶劑中，共混物溶液的濃度為0.lg/ml，然后加入將步驟I)制備得到的聚丙烯酸鋰包覆二氧化硅，其添加量為相對(duì)共混物總質(zhì)量的10%wt，攪拌均勻后在其中加入相對(duì)于共混聚合物總質(zhì)量2% wt即0.07g的的1-羥基環(huán)己基苯基甲酮作為光引發(fā)劑，攪拌分散均勻，將混合物液體澆鑄聚四氟乙烯模板上沿流成膜，先室溫下?lián)]發(fā)溶劑10小時(shí)后再常溫下抽真空干燥8小時(shí)，然后將混合物膜在功率為llOwatts、波長(zhǎng)λ=375ηπι紫外光輻照下引發(fā)聚合6min。
[0036]3)將步驟2)所的的復(fù)合多孔膜在真空下90°C干燥15小時(shí)后，浸入IM六氟合磷酸鋰碳酸酯電解質(zhì)溶液中浸泡20min，得到摻雜離子復(fù)合物的半互穿凝膠聚合物電解質(zhì)，其厚度為80 μ m。
[0037]附圖3是實(shí)施例1-4制備的基于摻雜離子復(fù)合物的半互穿凝膠聚合物電解質(zhì)薄膜離子電導(dǎo)率隨溫度變化的曲線。改半互穿凝膠聚合物電解質(zhì)的室溫離子導(dǎo)電率在KT3ScnT1數(shù)量級(jí)以上，符合實(shí)際使用要求，同時(shí)離子導(dǎo)電率與溫度的線性關(guān)系表明離子導(dǎo)電率隨溫度變化關(guān)系符合Arrhenius方程，離子的傳導(dǎo)是通過(guò)體系中的凝膠相和吸附于其中的液態(tài)相進(jìn)行的。隨著溫度的上升，材料體積膨脹，聚合物結(jié)晶相減少，使得離子傳輸?shù)目臻g體積擴(kuò)大；同時(shí)離子的運(yùn)動(dòng)能量隨著溫度的升高而增大，這些因素都使得離子電導(dǎo)率隨著溫度的升高而增大。
【權(quán)利要求】
1.一種摻雜離子復(fù)合物的半互穿凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，包括如下具體步驟: (1)按質(zhì)量比將氣相二氧化硅:Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷=50:1?5:1混合分散于按體積比的無(wú)水乙醇:水=2:1?4:1的混合溶劑中，以鹽酸作為催化劑，調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH為2?4，攪拌升溫，調(diào)控反應(yīng)溫度至60?80°C，反應(yīng)5?7小時(shí)，將得到的產(chǎn)物先過(guò)濾再在80°C?120°C下真空烘箱中干燥4-8小時(shí)，將所得的Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷接枝氣相二氧化硅粉末與丙烯酸按照質(zhì)量比1:1?1:10分散于去離子水中，混合物溶液的濃度為lg/ml,相對(duì)于丙烯酸質(zhì)量0.08%?0.6% wt的過(guò)硫酸銨,攪拌升溫在70°C?90°C范圍反應(yīng)8?10小時(shí)后降溫至50°C，然后在體系中加入0.lg/ml的氫氧化鋰水溶液，所加入的氫氧化鋰與反應(yīng)體系中丙烯酸等摩爾量，體系在50°C下反應(yīng)I?2小時(shí)，得到的產(chǎn)物先過(guò)濾，再在120°C下抽真空干燥4-8小時(shí)，得到聚丙烯酸鋰包覆二氧化硅； (2)將三丙二醇二丙烯酸酯與聚環(huán)氧乙烷按照1:1?1:10質(zhì)量比混合，混合物溶解于乙腈溶劑中，共混物溶液的濃度為0.lg/ml，然后加入步驟(I)制備得到的聚丙烯酸鋰包覆二氧化硅,其添加量為相對(duì)共混物總質(zhì)量的5%?20%wt，攪拌均勻后在其中加入相對(duì)于共混聚合物總質(zhì)量0.04%?0.35% wt的1-羥基環(huán)己基苯基甲酮作為光引發(fā)劑，攪拌分散均勻，將混合物液體澆鑄聚四氟乙烯模板上沿流成膜，先室溫下?lián)]發(fā)溶劑6-12小時(shí)后再常溫下抽真空干燥3-10小時(shí)，最后將混合物膜在功率為llOwatts、波長(zhǎng)λ =375nm紫外光輻照下引發(fā)聚合I?IOmin ； (3)將步驟(2)所得的復(fù)合多孔膜在真空下60?100°C干燥12?24小時(shí)后，浸入IM六氟合磷酸鋰碳酸酯電解質(zhì)溶液中浸泡5?30min,得到膜厚為70 μ m?100 μ m的摻雜離子復(fù)合物的半互穿凝膠聚合物電解質(zhì)。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種摻雜離子復(fù)合物的半互穿凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，步驟(I)所述的氣相二氧化硅與Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的最佳質(zhì)量比為20:1?10:1。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種摻雜離子復(fù)合物的半互穿凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，步驟(I)所述的Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷接枝氣相二氧化硅粉末與丙烯酸最佳質(zhì)量比為1:2?1:5。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種摻雜離子復(fù)合物的半互穿凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述的三丙二醇二丙烯酸酯與聚環(huán)氧乙烷最佳質(zhì)量比為1:2?1:5，聚丙烯酸鋰包覆二氧化硅添加量最佳值為相對(duì)于三丙二醇二丙烯酸酯與聚環(huán)氧乙烷總質(zhì)量的10%wto
5.按照權(quán)利要求1所述的一種摻雜離子復(fù)合物的半互穿凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述的氣相二氧化硅為德固賽公司產(chǎn)品，分別為:A200、A300或A380。
6.按照權(quán)利要求1所述的一種摻雜離子復(fù)合物的半互穿凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述的聚環(huán)氧乙烷的分子量為1.0*105?1.0*106。
7.按照權(quán)利要求1所述的一種摻雜離子復(fù)合物的半互穿凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述的IM六氟合磷酸鋰的碳酸酯電解質(zhì)溶液，其中的碳酸酯溶液為碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的混合，其混合質(zhì)量比為碳酸乙烯酯:碳酸二甲酯=1:1。
【文檔編號(hào)】C08K9/04GK103985899SQ201410093544
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月13日
【發(fā)明者】李為立, 吳雨慧, 楊剛 申請(qǐng)人:江蘇科技大學(xué)