一種固態(tài)化離子液體電解質(zhì)、其制備方法及應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種固態(tài)化離子液體電解質(zhì)、其制備方法及應(yīng)用，屬于固態(tài)電解質(zhì)領(lǐng)域。該電解質(zhì)具有較高的電導(dǎo)率，耐高溫性能好，適用于高電壓高容量的鋰二次電池、太陽能電池及超級電容器中。該電解質(zhì)的制備如下：在手套箱內(nèi)，先將鋰鹽和離子液體混合均勻，然后加入硅烷偶聯(lián)劑，混合均勻后，再在攪拌下加入甲酸，攪拌均勻后靜置反應(yīng)，得到凝膠；將得到的凝膠移出手套箱，然后放在真空干燥箱內(nèi)干燥，得到所述的固態(tài)化離子液體電解質(zhì)。
【專利說明】
_種固態(tài)化禹子液體電解質(zhì)、其制備方法及應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種固態(tài)化離子液體電解質(zhì)、其制備方法及應(yīng)用，具體涉及一種有機 修飾的聚硅氧烷固態(tài)骨架與離子液體電解質(zhì)復(fù)合的固態(tài)電解質(zhì)、其制備方法及應(yīng)用，屬于 固態(tài)電解質(zhì)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，大多數(shù)具有高能量密度、高比能量、高電壓的電池使用的是有機液態(tài)電解 液。然而，使用液體電解液的電池存在泄漏的風(fēng)險，為了保證電池的安全性，工業(yè)生產(chǎn)中對 電池的封裝具有嚴(yán)格的要求，這就額外增加了電池的質(zhì)量，從而限制了電池容量的提升。另 外，液體電解液的熱穩(wěn)定性差，在高溫、碰撞或針刺條件下會加速電池的熱失控，引起電池 著火或爆炸。對于純電動汽車或混合動力汽車用的二次電池來說，在汽車行駛過程中引擎 室的溫度會上升，含有機液態(tài)電解液的電池在高溫下性能變差，電池的安全性無法保障。
[0003] 無蒸汽壓的離子液體電解質(zhì)的出現(xiàn)，使得電池的安全性得到了提升，這是因為將 離子液體電解質(zhì)固化后得到的固態(tài)化電解質(zhì)能夠有效的解決液體電解液中電解質(zhì)泄漏和 易燃的問題，而且固態(tài)化電池在較高溫度下工作可以獲得更加優(yōu)異的輸出性能。
[0004] 專利CN 103545549 A中報道了一種鋰二次電池凝膠電解質(zhì)及其制備方法，該電解 質(zhì)是一種適合應(yīng)用在鋰二次電池領(lǐng)域的多孔TiO2原位固定離子液體電解質(zhì)。陳人杰課題組 報道了一種介孔5；[02網(wǎng)絡(luò)固化離子液體電解質(zhì)（？.111，6.1311，1?.01611，]^丄；[，]\乂丨311311(1 Y. Zheng,Adv.Mater. 2011，23,5081)，該電解質(zhì)成功的應(yīng)用在鋰二次電池中。但是由于Ti〇2 和SiO2在電池工作的電壓區(qū)間為電化學(xué)惰性物質(zhì)，不具備離子傳導(dǎo)功能，反倒阻礙了離子 液體的離子傳導(dǎo)，使得固化后的離子液體電解質(zhì)的電導(dǎo)率降低。因此，有必要開發(fā)一種能夠 促進離子傳導(dǎo)的固態(tài)化離子液體電解質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對目前固態(tài)電解質(zhì)的電導(dǎo)率相對較低的問題，本發(fā)明的目的之一在于提供一種 固態(tài)化離子液體電解質(zhì)及其制備方法，所述電解質(zhì)在較寬的溫度范圍具有較高的電導(dǎo)率。
[0006] 本發(fā)明的目的之二是提供一種固態(tài)化離子液體電解質(zhì)的應(yīng)用，該電解質(zhì)適用于高 電壓高容量的鋰二次電池、太陽能電池以及超級電容器中。
[0007] 本發(fā)明的目是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0008] -種固態(tài)化離子液體電解質(zhì)，所述電解質(zhì)由鋰鹽、離子液體和有機修飾的聚硅氧 烷固態(tài)骨架組成；
[0009] 所述離子液體為雙三氟甲磺酰亞胺鹽離子液體；
[0010] 所述有機修飾的聚硅氧烷固態(tài)骨架是以二氧化硅為基本骨架，用環(huán)氧醚基進行修 飾的多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
[0011]所述鋰鹽優(yōu)選 LiN(S〇2CF3)2、LiCF3S〇3 和 LiC(SO2CF3)3 中的一種以上。
[0012] 所述離子液體優(yōu)選1-乙基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽、1-丙基-3-甲基咪唑 雙三氟甲磺酰亞胺鹽、1-丁基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽、N-甲基，丙基哌啶雙三氟 甲磺酰亞胺鹽、N-甲基，丁基哌啶雙三氟甲磺酰亞胺鹽、N-甲基，丙基吡咯烷雙三氟甲磺酰 亞胺鹽和N-甲基，丁基吡咯烷雙三氟甲磺酰亞胺鹽中的一種以上。
[0013] -種本發(fā)明所述的固態(tài)化離子液體電解質(zhì)的制備方法，所述方法步驟如下：
[0014] 步驟1.在充滿保護氣體且水分含量小于Ippm的手套箱內(nèi)，先將鋰鹽和離子液體混 合均勻，然后加入硅烷偶聯(lián)劑，混合均勻后，再在攪拌下加入甲酸，攪拌均勻后靜置反應(yīng)24 ~48h，得到凝膠；
[0015] 步驟2.將得到的凝膠移出手套箱，然后放置在相對真空度為-70~-IOOKPa及溫度 為25~70°C的真空干燥箱內(nèi)干燥1~7d，得到所述的固態(tài)化離子液體電解質(zhì)；
[0016] 所述保護氣體為純度多99%的氮氣或氬氣。
[0017] 步驟1中，鋰鹽在離子液體中的濃度為0.2~1.2mol/L，優(yōu)選0.6mol/L。
[0018]步驟1中，離子液體與硅烷偶聯(lián)劑的摩爾比為0.1~2:1。
[0019]步驟1中，硅烷偶聯(lián)劑與甲酸的摩爾比為1:5.6~8。
[0020] 所述硅烷偶聯(lián)劑優(yōu)選3- (2，3-環(huán)氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷或/和3-( 2，3-環(huán)氧丙 氧)丙基二乙氧基硅烷。
[0021] -種本發(fā)明所述的固態(tài)化離子液體電解質(zhì)的應(yīng)用，所述電解質(zhì)適用于鋰二次電 池、太陽能電池或超級電容器中。
[0022] 所述鋰二次電池的電極活性材料優(yōu)選LiFeP〇4、LiCo02、LiNi V3Mnv3Cov3O2或 Li4Tl5〇12〇
[0023] 有益效果：
[0024] (1)本發(fā)明所述電解質(zhì)是以醚基修飾的硅基材料作為骨架支撐結(jié)構(gòu)，吸附在骨架 中的離子液體作為離子傳導(dǎo)材料，醚基官能團能夠有效的促進鋰鹽的解離，提高電解質(zhì)中 自由Li +的數(shù)量，進而改善所述電解質(zhì)在低溫、室溫以及高溫下離子電導(dǎo)率（KT3~l(r2S/cm， (TC~100°C)。另外，本發(fā)明所述電解質(zhì)的組成材料均是不可燃的，耐高溫性能好，熱分解溫 度大于190°C，可以使電池在寬溫度范圍內(nèi)正常工作。
[0025] (2)本發(fā)明所述電解質(zhì)的電化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)異，氧化電位大于5V(Vs Li/Li + )，因而 適用于高電壓、高容量的鋰二次電池、太陽能電池以及超級電容器中。
[0026] (3)本發(fā)明所述電解質(zhì)的制備過程簡單，所使用的都是常規(guī)設(shè)備，原材料易得，且 安全無污染，適合大規(guī)模批量生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0027] 圖1為實施例1中制備的固態(tài)化離子液體電解質(zhì)的電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系曲線圖。
[0028] 圖2為實施例1中制備的固態(tài)化離子液體電解質(zhì)的掃描電子顯微鏡(SME)圖。
[0029] 圖3為采用實施例1中制備的固態(tài)化離子液體電解質(zhì)制備的鋰二次電池在不同溫 度下的循環(huán)性能以及庫倫效率圖。
【具體實施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步說明。
[0031] 以下實施例中：
[0032]鋰二次電池的組裝:將活性電極材料、乙炔黑和聚偏氟乙烯按照8:1:1的質(zhì)量比混 合，然后滴加適量的N-甲基吡咯烷酮，研磨成均勻的漿料;將漿料均勻涂布在集流體上，放 置于100°C的真空干燥箱內(nèi)干燥24h，然后輥壓、沖片得到厚度為80μπι、直徑為Ilmm的電極 片;在充滿氬氣的手套箱中，將電極片、實施例中制備的固態(tài)化離子液體電解質(zhì)、金屬鋰片 依次放入2032的紐扣電池殼中，然后用壓片機將兩片電池殼壓實扣緊，得到鋰二次電池； [0033] 活性材料為LiFePOhLiCoO2或LiNiv3Mnv3Cov 3O2時，集流體為鋁箱；活性材料為 Li4Ti5O1^，集流體為銅箱；
[0034] 組裝好的鋰二次電池在30 °C下靜置48h后，進行電化學(xué)性能測試，恒流充放電的電 流倍率為〇. 1C。
[0035] 氬氣的純度為多99% ;氮氣的純度為多99% ;
[0036] 電導(dǎo)率測試:將測試體系組裝成不銹鋼(SS) I固態(tài)化離子液體電解質(zhì)I不銹鋼(SS) 型阻塞電極體系，在電化學(xué)工作站(CHI660D，上海晨華儀器有限公司）上采用交流阻抗測 試，將測試電極體系放置于高低溫交變試驗箱(GDJS-100,無錫索亞特有限公司）中，在待測 溫度下先靜置30min，使得固態(tài)化離子液體電解質(zhì)的溫度達到測試溫度，測試頻率范圍為10 ~IO 5Hz,交流振幅為5mV，測量溫度為-HTC~100°C。每種固態(tài)化離子液體電解質(zhì)測試重復(fù) 3次，取平均值。根據(jù)公式(1)可以計算出固態(tài)化離子液體電解質(zhì)的電導(dǎo)率(〇):
[0037]
[0038] 其中：L為電解質(zhì)的厚度;Rb為固態(tài)化離子液體電解質(zhì)的本體電阻，S為固態(tài)化離子 液體電解質(zhì)與不銹鋼電極的接觸面積。
[0039] 聚四氟乙烯模具:直徑為20mm、高為2.5mm的圓柱形凹槽；
[0040] 掃描電子顯微鏡:型號Quanta 600,荷蘭FEI公司；
[00411 LAND電池測試系統(tǒng):型號CT2001A，武漢金諾電子有限公司；
[0042] 電解質(zhì)電化學(xué)窗口測試采用ECC-REF原理電池，廠家德國EL-CELL公司；
[0043] 熱重分析儀:型號TG209F1，德國Netzsch公司。
[0044] 實施例1
[0045]步驟1.在充滿氬氣且水分含量小于Ippm的手套箱內(nèi)，將1.72g LiN(SO2CF3)2溶解 到14.50g N-甲基，丙基吡咯烷雙三氟甲磺酰亞胺鹽中，得到離子液體電解質(zhì)(簡稱為ILE); 取IOg ILE于燒杯中，然后加入4. Hg 3-(2,3_環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，攪拌均勻后， 再在攪拌下緩慢滴加3.9mL甲酸，繼續(xù)攪拌Smin后轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯模具中，靜置反應(yīng)48h， 得到凝膠；
[0046] 步驟2.將含有凝膠的聚四氟乙烯模具移出手套箱，然后放置在相對真空度為-IOOKPa及溫度為50 °C的真空干燥箱內(nèi)干燥7天，得到固態(tài)化離子液體電解質(zhì)。
[0047] 圖2為本實施制備的固態(tài)化離子液體電解質(zhì)的SEM圖，從圖中可以看到有機修飾的 聚硅氧烷固態(tài)骨架為有序的多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，孔道結(jié)構(gòu)疏松、均一、貫通;該結(jié)構(gòu)有利于承載 大量的尚子液體，尚子液體以分子簇的形式形成連續(xù)的液態(tài)相儲存在孔道內(nèi)。
[0048] 對本實施例所制備的固態(tài)化離子液體電解質(zhì)的電導(dǎo)率進行測試，測試結(jié)果如圖1 所示：固態(tài)化離子液體電解質(zhì)的室溫電導(dǎo)率可以達到l〇_ 3S · Cnf1數(shù)量級，并且隨著溫度的 升而明顯增加；固態(tài)化離子液體電解質(zhì)在10°C、30°C和60°C的電導(dǎo)率分別為0.79 X I(T3S · cm-1UJIXIo-3S · cm-1和4.79X 10-3S · cm-、將所制備的固態(tài)化離子液體電解質(zhì)在熱重分 析儀上測試，測得該固態(tài)化離子液體電解質(zhì)的起始熱分解溫度為195°C。
[0049] 以LiFePO4為活性電極材料，與本實施例所制備的固態(tài)化離子液體電解質(zhì)組裝成 CR2032型鋰二次電池，然后在恒流充放電下進行電化學(xué)性能測試，測試電壓區(qū)間為2.5~ 4.2V。圖3為本實施所制備的鋰二次電池在不同溫度下的電化學(xué)性能圖，電池在30°C和60°C 下的放電比容量分別能達到154.9mAh · 和160mAh · g'與液體電解質(zhì)的容量幾乎相等； 90°(：下電池的放電比容量為168.611^11.8_1，接近1^?6?〇4的理論容量，電池具有98%的庫倫 效率;另外，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，電池的充放電比容量衰減非常緩慢，電池循環(huán)30次后的 放電比容量能保持在168mAh 。采用固態(tài)化離子液體電解質(zhì)制備的鋰二次電池具有良好 的高溫穩(wěn)定性以及循環(huán)穩(wěn)定性。
[0050] 實施例2
[00511步驟1.在充滿氬氣且水分含量小于Ippm的手套箱內(nèi)，將2.87g LiN(SO2CF3)2溶解 到14.5g N-甲基，丁基吡咯烷雙三氟甲磺酰亞胺鹽中，得到ILE;取7.33g ILE于燒杯中，然 后加入2.36g 3-(2,3_環(huán)氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷，攪拌均勻后，再在攪拌下緩慢滴加 2.9mL甲酸，繼續(xù)攪拌Smin后轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯模具中，靜置反應(yīng)24h，得到凝膠；
[0052]步驟2.將含有凝膠的聚四氟乙烯模具移出手套箱，然后放置在相對真空度為-90KPa及溫度為50°C的真空干燥箱內(nèi)干燥5天，得到固態(tài)化離子液體電解質(zhì)。
[0053]從本實施所制備的固態(tài)化離子液體電解質(zhì)的SEM圖中可以得知，有機修飾的聚硅 氧烷固態(tài)骨架為層狀多孔結(jié)構(gòu)，孔道結(jié)構(gòu)有序、疏松、均一、貫通，離子液體完全填充在其 中。本實施例所制備的固態(tài)化離子液體電解質(zhì)室溫下的電導(dǎo)率為1.80 X HT3S · Cnf1，起始 熱分解溫度為195 °C。
[0054] 以LiTi5O12為活性電極材料，與本實施例所制備的固態(tài)化離子液體電解質(zhì)組裝成 CR2032型鋰二次電池，然后在恒流充放電下進行電化學(xué)性能測試，測試電壓區(qū)間為1.0~ 2.5V。由測試結(jié)果可知，該電池的首次放電比容量為165.7mAh g<，放電平臺為1.55V;第10 次循環(huán)的放電比容量為149.7mAh g<，充放電庫倫效率接近100% ;第50次循環(huán)的放電比容 量為146.7mAh · gi,第580次循環(huán)的放電比容量仍然有80mAh · g<。
[0055] 實施例3
[0056] 步驟1.在充滿氬氣且水分含量小于Ippm的手套箱內(nèi)，將Ig LiN(SO2CF3)2溶解到 5.05g N-甲基，丙基吡咯烷雙三氟甲磺酰亞胺鹽中，得到ILE;然后將2.93g 3-(2,3_環(huán)氧丙 氧)丙基三甲氧基硅烷加入所得的ILE中，攪拌均勻后，再在攪拌下緩慢滴加2.SmL甲酸，繼 續(xù)攪拌Smin后轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯模具中，靜置反應(yīng)30h，得到凝膠；
[0057] 步驟2.將含有凝膠的聚四氟乙烯模具移出手套箱，然后放置在相對真空度為-SOKPa及溫度為60°C的真空干燥箱內(nèi)干燥5天，得到固態(tài)化離子液體電解質(zhì)。
[0058]從本實施所制備的固態(tài)化離子液體電解質(zhì)的SEM圖中可以得知，有機修飾的聚硅 氧烷固態(tài)骨架為層狀多孔結(jié)構(gòu)，孔道結(jié)構(gòu)無序、疏松、均一、貫通，離子液體填充在其中。本 實施例所制備的固態(tài)化離子液體電解質(zhì)室溫下的電導(dǎo)率為0.89X HT3S · cnf1，起始熱分解 溫度為195 °C。
[0059]以LiCoO2為活性電極材料，與本實施例所制備的固態(tài)化離子液體電解質(zhì)組裝成 CR2032型鋰二次電池，然后在恒流充放電下進行電化學(xué)性能測試，測試電壓區(qū)間為3.0- 4.2V。由測試結(jié)果可知，該電池的首次放電比容量為141. ImAh ;第IO次循環(huán)的放電比容 量為 115.2mAh g-、
[0060] 實施例4
[00611步驟1.在充滿氬氣且水分含量小于Ippm的手套箱內(nèi)，將0.2g LiN(SO2CF3)2溶解到 5.05g N-甲基，丙基吡咯烷雙三氟甲磺酰亞胺鹽中，得到ILE;然后將1.46g 3-(2,3_環(huán)氧丙 氧）丙基三甲氧基硅烷加入所得的ILE中，攪拌均勾后，再在攪拌下緩慢滴加 I.SmL的甲酸， 繼續(xù)攪拌15min后轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯模具中，靜置反應(yīng)48h，得到凝膠；
[0062] 步驟2.將含有凝膠的聚四氟乙烯模具移出手套箱，然后放置在相對真空度為-70KPa及溫度為70°C的真空干燥箱內(nèi)干燥4天，得到固態(tài)化離子液體電解質(zhì)。
[0063] 從本實施所制備的固態(tài)化離子液體電解質(zhì)的SEM圖中可以得知，有機修飾的聚硅 氧烷固態(tài)骨架為層狀多孔結(jié)構(gòu)，孔道結(jié)構(gòu)有序、疏松、均一、貫通，離子液體填充在其中。本 實施例所制備的固態(tài)化離子液體電解質(zhì)室溫下的電導(dǎo)率為1.2X HT3S · cnf1，起始熱分解 溫度為200 °C。
[0064] 以LiNiv3Mnv3Cov3O2為活性電極材料，與本實施例所制備的固態(tài)化離子液體電解 質(zhì)組裝成CR2032型鋰二次電池，然后在恒流充放電下進行電化學(xué)性能測試，測試電壓區(qū)間 為2.8~4.2V。由測試結(jié)果可知，該電池的首次放電比容量為146mAh gi。
[0065] 實施例5
[0066]步驟1.在充滿氬氣且水分含量小于Ippm的手套箱內(nèi)，將1.2g LiCF3SO3溶解到 9.74g 1-乙基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽中，得到ILE;然后將13.86g 3-(2,3-環(huán)氧 丙氧)丙基三乙氧基硅烷加入所得的ILE中，攪拌均勻后，再在攪拌下緩慢滴加 IlmL甲酸，繼 續(xù)攪拌Smin后轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯模具中，靜置反應(yīng)48h，得到凝膠；
[0067] 步驟2.將含有凝膠的聚四氟乙烯模具移出手套箱，然后放置在相對真空度為-IOOKPa及溫度為70 °C的真空干燥箱內(nèi)干燥3天，得到固態(tài)化離子液體電解質(zhì)。
[0068] 從本實施所制備的固態(tài)化離子液體電解質(zhì)的SEM圖中可以得知，有機修飾的聚硅 氧烷固態(tài)骨架為層狀多孔結(jié)構(gòu)，孔道結(jié)構(gòu)無序、致密、均一、不貫通，離子液體填充在其中。 本實施例所制備的固態(tài)化離子液體電解質(zhì)室溫下的電導(dǎo)率為2.8X HT3S · cnf1，起始熱分 解溫度為200 °C。
[0069] 以LiFePO4為活性電極材料，與本實施例所制備的固態(tài)化離子液體電解質(zhì)組裝成 CR2032型鋰二次電池，然后在恒流充放電下進行電化學(xué)性能測試，測試電壓區(qū)間為2.5~ 4.2V。由測試結(jié)果可知，該電池的首次放電比容量為132mAh g'
[0070] 實施例6
[0071]步驟1.在充滿氬氣且水分含量小于Ippm的手套箱內(nèi)，將0.8g LiC(SO2CF3)3溶解到 3.42g N-甲基，丙基哌啶雙三氟甲磺酰亞胺鹽中，得到ILE;然后將22.53g 3-(2,3-環(huán)氧丙 氧)丙基三乙氧基硅烷加入所得的ILE中，攪拌均勻后，再在攪拌下緩慢滴加23.SmL甲酸，繼 續(xù)攪拌Smin后轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯模具中，靜置反應(yīng)48h，得到凝膠；
[0072] 步驟2.將含有凝膠的聚四氟乙烯模具移出手套箱，然后放置在相對真空度為-IOOKPa及溫度為70 °C的真空干燥箱內(nèi)干燥2天，得到固態(tài)化離子液體電解質(zhì)。
[0073] 從本實施所制備的固態(tài)化離子液體電解質(zhì)的SEM圖中可以得知，有機修飾的聚硅 氧烷固態(tài)骨架為層狀多孔結(jié)構(gòu)，孔道結(jié)構(gòu)無序、致密、均一、不貫通，離子液體填充在其中。 本實施例所制備的固態(tài)化離子液體電解質(zhì)室溫下的電導(dǎo)率為I.2X HT4S · cnf1，起始熱分 解溫度為200 °C。
[0074] 以LiFePO4為活性電極材料，與本實施例所制備的固態(tài)化離子液體電解質(zhì)組裝成 CR2032型鋰二次電池，然后在恒流充放電下進行電化學(xué)性能測試，測試電壓區(qū)間為2.5~ 4.2V。由測試結(jié)果可知，該電池的首次放電比容量為82.5mAh 。
[0075] 實施例7
[0076]步驟1.在充滿氬氣且水分含量小于Ippm的手套箱內(nèi)，將0.5g LiCF3SO3和0.92g LiN(S02CF3)2溶解到9.04g N-甲基，丁基吡咯烷雙三氟甲磺酰亞胺鹽中，得到ILE;然后將 2.53g 3-(2,3_環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和3g 3-(2,3_環(huán)氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷加 入所得的ILE中，攪拌均勻后，再在攪拌下緩慢滴加4.SmL甲酸，繼續(xù)攪拌15min后轉(zhuǎn)移至聚 四氟乙烯模具中，靜置反應(yīng)36h，得到凝膠；
[0077] 步驟2.將含有凝膠的聚四氟乙烯模具移出手套箱，然后放置在相對真空度為-IOOKPa及溫度為25°C的真空干燥箱內(nèi)干燥7天，得到固態(tài)化離子液體電解質(zhì)。
[0078] 從本實施所制備的固態(tài)化離子液體電解質(zhì)的SEM圖中可以得知，有機修飾的聚硅 氧烷固態(tài)骨架為層狀多孔結(jié)構(gòu)，孔道是無序、疏松、均一、貫通，離子液體填充在其中。本實 施例所制備的固態(tài)化離子液體電解質(zhì)室溫下的電導(dǎo)率為I.SXHT 3S · cnf1，起始熱分解溫 度為200°C。
[0079] 綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的 保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種固態(tài)化離子液體電解質(zhì)，其特征在于:所述電解質(zhì)由鋰鹽、離子液體和有機修飾 的聚硅氧烷固態(tài)骨架組成； 所述離子液體為雙三氟甲磺酰亞胺鹽離子液體； 所述有機修飾的聚硅氧烷固態(tài)骨架是以二氧化硅為基本骨架，用環(huán)氧醚基進行修飾的 多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固態(tài)化離子液體電解質(zhì)，其特征在于：所述鋰鹽為LiN (S〇2CF3)2、LiCF3S〇3 和 LiC(S02CF3)3 中的一種以上。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固態(tài)化離子液體電解質(zhì)，其特征在于:所述離子液體為1-乙基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽、1-丙基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽、1-丁基- 3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽、N-甲基，丙基哌啶雙三氟甲磺酰亞胺鹽、N-甲基，丁基哌 啶雙三氟甲磺酰亞胺鹽、N-甲基，丙基吡咯烷雙三氟甲磺酰亞胺鹽和N-甲基，丁基吡咯烷雙 三氟甲磺酰亞胺鹽中的一種以上。4. 一種如權(quán)利要求1至3任一項所述的固態(tài)化離子液體電解質(zhì)的制備方法，其特征在 于:所述方法步驟如下： 步驟1.在充滿保護氣體且水分含量小于lppm的手套箱內(nèi)，先將鋰鹽和離子液體混合均 勻，然后加入硅烷偶聯(lián)劑，混合均勻后，再在攪拌下加入甲酸，攪拌均勻后靜置反應(yīng)24~ 48h，得到凝膠； 步驟2.將得到的凝膠移出手套箱，然后放置在相對真空度為-70~-lOOKPa及溫度為25 ~70 °C的真空干燥箱內(nèi)干燥1~7d，得到所述的固態(tài)化離子液體電解質(zhì)； 所述保護氣體為純度多99 %的氮氣或氬氣。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種固態(tài)化離子液體電解質(zhì)的制備方法，其特征在于:鋰鹽在 離子液體中的濃度為〇. 2~1.2mo 1 /L。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種固態(tài)化離子液體電解質(zhì)的制備方法，其特征在于:離子液 體與硅烷偶聯(lián)劑的摩爾比為0.1~2:1。7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種固態(tài)化離子液體電解質(zhì)的制備方法，其特征在于:硅烷偶 聯(lián)劑與甲酸的摩爾比為1:5.6~8。8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種固態(tài)化離子液體電解質(zhì)的制備方法，其特征在于:所述硅 烷偶聯(lián)劑為3-(2,3_環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或/和3-(2,3_環(huán)氧丙氧)丙基三乙氧基硅 烷。9. 一種如權(quán)利要求1至3任一項所述的固態(tài)化離子液體電解質(zhì)的應(yīng)用，其特征在于:所 述電解質(zhì)適用于鋰二次電池、太陽能電池或超級電容器中。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種固態(tài)化離子液體電解質(zhì)的應(yīng)用，其特征在于:鋰二次電 池的電極活性材料為 LiFePOhLiCoOhLiNivsMm/sCovsO〗或 Li4Ti5〇12。
【文檔編號】H01M10/0525GK106058312SQ201610564924
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月18日
【發(fā)明人】陳人杰, 陳楠, 吳鋒, 王麗莉, 李麗
【申請人】北京理工大學(xué)