本發(fā)明屬于電解質(zhì)材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種原位聚合制備塑晶聚合物電解質(zhì)材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

目前，自從普蘭特于1859年提出鉛酸電池的概念以來，以高比能量、長壽命和安全等性能為目標(biāo)的二次電池依次經(jīng)歷了鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池等幾個主要階段。理論與實(shí)踐表明，鋰離子電池具有其它三種電池不可比擬的優(yōu)勢(能量密度大，輸出電壓高(約3.9V),輸出功率大，無記憶效應(yīng)，工作溫度范圍寬，使用壽命長)，廣泛應(yīng)用于高科技軍事領(lǐng)域中，如火星著陸器，魚雷，導(dǎo)彈以及其他軍事通訊領(lǐng)域。在國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，鋰離子電池也得到廣泛的重視，如應(yīng)用于移動電話，電動汽車，筆記本等電源設(shè)備上。由于這些應(yīng)用于人們生活息息相關(guān)，因此鋰離子電池的安全性得到人們越來越多的關(guān)注，由于鋰離子電池普遍采用低燃點(diǎn)的液態(tài)有機(jī)電解液作為電解質(zhì)，在電池短路，過沖，沖撞等情況下極易著火甚至爆炸，從而制約了鋰離子電池在某些特定領(lǐng)域如電動交通領(lǐng)域的應(yīng)用，因此，解決鋰離子安全性問題是目前鋰離子電池的重要研究熱點(diǎn)。聚合物鋰離子電池的研究起源于1973年，由于它可以解決液體電解質(zhì)易發(fā)生電解液泄露以及漏電電流大的問題，且易于小型化，可塑性強(qiáng)等，因此聚合物電解質(zhì)的發(fā)展得到明顯的推動。然而對于目前已商品化的凝膠聚合物電解質(zhì)來說，其內(nèi)部仍存在液態(tài)有機(jī)電解液，未從根本上消除其帶來的安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種原位聚合制備塑晶聚合物電解質(zhì)材料及其制備方法。

塑晶材料是作為一種電解質(zhì)材料，由于它既有良好的熱穩(wěn)定性，又具有較高的離子電導(dǎo)率，可以從根本上解決液態(tài)電解液的安全性問題，因此是一種非常有潛力電解質(zhì)材料。

本發(fā)明目的之一是提供一種具有塑晶聚合物電解質(zhì)室溫下電導(dǎo)率高，熱穩(wěn)定性及界面穩(wěn)定性好，機(jī)械性能強(qiáng)，電化學(xué)性能優(yōu)異等特點(diǎn)的原位聚合制備塑晶聚合物電解質(zhì)材料。

本發(fā)明原位聚合制備塑晶聚合物電解質(zhì)材料所采取的技術(shù)方案是：

一種原位聚合制備塑晶聚合物電解質(zhì)材料，其特點(diǎn)是：原位聚合制備塑晶聚合物電解質(zhì)材料由單體、引發(fā)劑、交聯(lián)劑、鋰鹽、塑晶組成，單體為甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、PEGMA、叔丁基丙烯酰胺中的一種或兩種混合物，單體、引發(fā)劑、交聯(lián)劑、鋰鹽、塑晶的混合溶液，加熱原位聚合后，得到塑晶聚合物電解質(zhì)膜。

本發(fā)明原位聚合制備塑晶聚合物電解質(zhì)材料還可以采用如下技術(shù)方案：

所述的原位聚合制備塑晶聚合物電解質(zhì)材料，其特點(diǎn)是：引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、過氧化苯甲?；蚺嫉惗∷岫柞ァ?/p>

所述的原位聚合制備塑晶聚合物電解質(zhì)材料，其特點(diǎn)是：交聯(lián)劑為甲叉雙丙烯酰胺、三羥甲基丙烷丙氧酯三丙烯酸酯(TPPTA)或乙烯基POSS。

所述的原位聚合制備塑晶聚合物電解質(zhì)材料，其特點(diǎn)是：鋰鹽為六氟磷酸鋰、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰、四氟硼酸鋰、雙乙二酸硼酸鋰中的一種或幾種混合物。

所述的原位聚合制備塑晶聚合物電解質(zhì)材料，其特點(diǎn)是：塑晶為丁二腈。

所述的原位聚合制備塑晶聚合物電解質(zhì)材料，其特點(diǎn)是：鋰鹽用量為單體重量的0.5-5倍，引發(fā)劑用量為單體重量的0.0001-0.05倍，交聯(lián)劑用量為單體重量的0.005-2倍。

本發(fā)明目的之二是提供一種一步法合成，具有制備工藝簡單，適用于工業(yè)生產(chǎn)，產(chǎn)品電導(dǎo)率高，熱穩(wěn)定性及界面穩(wěn)定性好，電化學(xué)性能優(yōu)異等特點(diǎn)的原位聚合制備塑晶聚合物電解質(zhì)材料的制備方法。

本發(fā)明原位聚合制備塑晶聚合物電解質(zhì)材料的制備方法所采取的技術(shù)方案是：

一種原位聚合制備塑晶聚合物電解質(zhì)材料的制備方法，其特點(diǎn)是：原位聚合制備塑晶聚合物電解質(zhì)材料的制備工藝步驟是將單體、引發(fā)劑、交聯(lián)劑、鋰鹽和塑晶混合溶解，混合均勻后，將上述溶液倒入聚四氟乙烯模具中，加熱原位聚合后，得到塑晶聚合物電解質(zhì)膜。

本發(fā)明原位聚合制備塑晶聚合物電解質(zhì)材料的制備方法還可以采取如下技術(shù)方案：

所述的原位聚合制備塑晶聚合物電解質(zhì)材料的制備方法，其特點(diǎn)是：加熱原位聚合時，在氮?dú)獗Ｗo(hù)氛圍，60－80℃條件下加熱完成。

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

原位聚合制備塑晶聚合物電解質(zhì)材料及其制備方法由于采用了本發(fā)明全新的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，此方法克服了傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)漏液、安全性差等缺點(diǎn)。本發(fā)明采用一步法合成，制備工藝簡單，適用于工業(yè)生產(chǎn)，而且塑晶聚合物電解質(zhì)室溫下電導(dǎo)率高，熱穩(wěn)定性及界面穩(wěn)定性好，機(jī)械性能強(qiáng)，電化學(xué)性能優(yōu)異。

具體實(shí)施方式

為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例。

實(shí)施例1

一種原位聚合制備塑晶聚合物電解質(zhì)材料，由單體甲基丙烯酸甲酯10g、引發(fā)劑偶氮二異丁腈0.02g、交聯(lián)劑甲叉雙丙烯酰胺0.50g、鋰鹽六氟磷酸鋰5.0g、塑晶丁二腈50g組成，單體、引發(fā)劑、交聯(lián)劑、鋰鹽、塑晶的混合溶液，加熱原位聚合后，得到塑晶聚合物電解質(zhì)膜。

原位聚合制備塑晶聚合物電解質(zhì)材料的制備過程：

將10g甲基丙烯酸甲酯,0.020g偶氮二異丁腈，0.50g甲叉雙丙烯酰胺，六氟磷酸鋰5.0g溶解于50g丁二腈中，攪拌均勻后，澆注于聚四氟乙烯模具中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)氛圍下，70℃加熱2h即得到塑晶聚合物電解質(zhì)。

實(shí)施例2

一種原位聚合制備塑晶聚合物電解質(zhì)材料，由單體PEGMA 10g、引發(fā)劑偶氮二異丁腈0.015g、交聯(lián)劑TPPTA 0.82g、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰7.0g、塑晶丁二腈85g組成，單體、引發(fā)劑、交聯(lián)劑、鋰鹽、塑晶的混合溶液，加熱原位聚合后，得到塑晶聚合物電解質(zhì)膜。

原位聚合制備塑晶聚合物電解質(zhì)材料的制備過程：

將10g PEGMA，0.015g偶氮二異庚腈，0.82g TPPTA，7.0g雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰,溶解于85g丁二腈中，攪拌均勻后，澆注于聚四氟乙烯模具中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)氛圍下，70℃加熱2h即得到塑晶聚合物電解質(zhì)。

實(shí)施例3

一種原位聚合制備塑晶聚合物電解質(zhì)材料，由單體叔丁基丙烯酰胺10g、引發(fā)劑偶氮二異丁腈0.048g、交聯(lián)劑乙烯基POSS 2.0g、四氟硼酸鋰9.0g、塑晶丁二腈60g組成，單體、引發(fā)劑、交聯(lián)劑、鋰鹽、塑晶的混合溶液，加熱原位聚合后，得到塑晶聚合物電解質(zhì)膜。

原位聚合制備塑晶聚合物電解質(zhì)材料的制備過程：

將10g叔丁基丙烯酰胺，0.048g偶氮二異庚腈，2.0g乙烯基POSS，9.0g四氟硼酸鋰,溶解于60g丁二腈中，攪拌均勻后，澆注于聚四氟乙烯模具中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)氛圍下，70℃加熱2h即得到塑晶聚合物電解質(zhì)。

本實(shí)施例采用一步法合成，具有所述的制備工藝簡單，適用于工業(yè)生產(chǎn)，而且塑晶聚合物電解質(zhì)室溫下電導(dǎo)率高，熱穩(wěn)定性及界面穩(wěn)定性好，機(jī)械性能強(qiáng)，電化學(xué)性能優(yōu)異等積極效果。