[发明专利]凝胶聚合物电解质膜及其制备方法

权利要求书

1.一种凝胶聚合物电解质膜，其特征在于，包含聚合物基底及混合于所述聚合物基底中的离子液体，所述聚合物基底与所述离子液体的质量比为10∶3~2∶1；其中，所述聚合物基底为聚偏氟乙烯-六氟丙烯；所述离子液体具有如下结构式，

其中，Y^-为BF₄^-、PF₆^-、(CF₃SO₂)₂N^-或CF₃SO₃^-。

2.根据权利要求1所述的凝胶聚合物电解质膜，其特征在于，所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯的相对分子质量为10万～80万。

3.一种凝胶聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：提供或制备N-甲基哌啶及如下结构式表示的化合物A，

A:

其中，X为氯、溴或碘；

步骤二：将所述N-甲基哌啶与所述化合物A按照摩尔比为1∶1.05~1∶1.2混合，在无氧条件下加热至60℃~80℃，搅拌48小时~72小时发生合成反应，得到具有如下结构式表示的化合物B，

B:

步骤三：将所述化合物B与通式为M⁺Y^-的盐按照摩尔比为1∶1~1∶1.1混合，加入溶剂，在温度为10℃~40℃中搅拌3小时~24小时发生离子交换反应，得到具有如下结构式表示的离子液体C，

C:

其中，M⁺为Na⁺、K⁺或NH₄⁺；Y^-为BF₄^-、PF₆^-、(CF₃SO₂)₂N^-或CF₃SO₃^-；

步骤四：将所述离子液体C与聚偏氟乙烯-六氟丙烯按照质量比为3∶10~1∶2混合，加入有机溶剂，在无水及无氧的环境下，加热至40℃~60℃，并搅拌形成均匀溶液；及

步骤五：将所述均匀溶液浇注于基板上，在真空气氛中，80℃~100℃干燥24小时~48小时，剥离得到所述凝胶聚合物电解质膜。

4.根据权利要求3所述的离子液体的制备方法，其特征在于，步骤二之后还包括对所述化合物B的纯化步骤：首先将所述合成反应的反应液静置冷却后用乙酸乙酯洗涤，然后将洗涤后的产物真空干燥，得到纯化的所述化合物B。

5.根据权利要求3所述的离子液体的制备方法，其特征在于，步骤三中，搅拌步骤是在超声振动频率为30KHz~50KHz，功率为80W～120W下进行的。

6.根据权利要求3所述的离子液体的制备方法，其特征在于，步骤三之后还包括对所述离子液体C的纯化步骤：将所述离子交换反应后的混合液过滤，并收集滤液，蒸发浓缩后真空干燥，得到纯化的所述离子液体C。

7.根据权利要求3所述的离子液体的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述溶剂为丙酮、乙腈。

8.根据权利要求3所述的凝胶聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于，步骤四中，所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮或四氢呋喃；其中，所述有机溶剂与所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯的质量比为1∶5~2∶5。