[发明专利]一种具有修复损伤能力的离子凝胶聚合物电解质、制备方法及其应用

摘要

一种具有修复损伤能力的离子凝胶聚合物电解质、制备方法及其作为电解质在锂离子电池中的应用，属于锂离子电池聚合物电解质技术领域。本发明利用含有能够形成可逆相互作用交联的聚离子液体材料作为骨架，与离子液体、锂盐混合并热压成型，得到离子凝胶电解质。该离子凝胶电解质不仅具有高的电导率、不易燃性和良好的机械性能，同时由于采用可逆相互作用交联，得到的离子凝胶电解质隔膜能够能够在一定温度下，实现对破损的修复，有效的防止锂离子电池因电解质层破损出现短路等事故，提高了锂离子电池的安全性和可靠性，并延长了使用寿命，该离子凝胶电解质有望替代传统有机电解液，作为新一代电解质材料在锂离子电池中广泛应用。

主权项

1.一种具有修复损伤能力的离子凝胶聚合物电解质的制备方法，其步骤如下：(1)聚离子液体骨架材料的制备：将能够形成可逆相互作用的基团通过季铵化反应修饰到离子液体单体上，得到结构式如I(a)之一所示的单体A；将不同长度的烷基链或烷氧基链通过季铵化反应修饰到离子液体单体上，得到结构式如I(b)之一所示的单体B；再将单体A和单体B通过自由基聚合、阳离子聚合或光引发聚合进行共聚，得到含有卤素阴离子的聚离子液体；然后将聚离子液体分散于水中，再滴加锂盐溶液中，进行阴离子交换反应，得到聚离子液体沉淀，将沉淀过滤并用大量去离子水洗涤，在35～80℃、真空条件下干燥20～90h，得到聚离子液体骨架材料；其中，R₁为之一所示，n为1～6的整数；Xθ为CLθ；Brθ；Iθ之一的卤素离子；I(a)其中，R₂：之一所示；Yθ为TFSIθ；FSIθ；PF6θ；Tfθ之一所示；m为1～7的整数；I(b)(2)具有修复损伤能力的离子凝胶聚合物电解质的制备：将步骤(1)得到的聚离子液体骨架材料、锂盐和离子液体以一定的比例混合，置于四氟乙烯模具中，加入适量的溶剂混合均匀；然后在40～60℃条件下干燥12～72h，再在真空、40～120℃条件下干燥12～48小时，热压成型后得到具有修复损伤能力的离子凝胶聚合物电解质。