[发明专利]一种基于RVImX与VAc的共聚物凝胶电解质及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及不饱和离子液体和醋酸乙烯酯的共聚及其应用于聚合物凝胶电解质。 

背景技术

虽然聚合物电解质与水溶液电解质、有机溶剂电解质相比有很多优势，如无泄漏﹑安全﹑不挥发等，但仍存在一些不足，如电导率低、电化学窗口小等。由于离子液体具有不挥发性、不易燃、电导率高、热容量大、电化学窗口宽等诸多特点，因而将离子液体引入到聚合物结构中有望改善聚合物电解质的综合性能。目前离子液体与聚合物结合的方式主要有三种：第一种是将离子液体直接与聚合物复合，如专利CN101768349A公开了一种离子液体基聚合物，其电导率有所提高，但是电化学窗口、柔韧性等仍有待于进一步提高；第二种是在离子液体中合成聚合物，如专利CN1485357A公开了一种在离子液体中合成聚酯的方法，其合成过程对环境无毒、无污染，但是合成的聚合物由于电导率低并不能直接作为凝胶电解质使用；第三种是将离子液体聚合后再与高分子聚合物混合，如专利CN101752090A公开了一种聚离子液体基微孔准固态电解质的制备方法，该方法首先合成聚离子液体，然后再将所制得的聚离子液体与聚偏氟乙烯混合得到聚合物。所得的聚离子液体基准固态电解质虽然提高了电池的稳定性，但电解质的成膜性仍较差。以上三种方式的共同缺点是离子液体和聚合物直接混合易产生偏析而导致凝胶相不均匀，导致聚合物凝胶电解质的电化学窗口一般在2-3V左右。因此，将离子液体与聚合物单体通过接枝聚合的方法制备聚合物凝胶电解质具有更加重要的意义。 

发明内容：

本发明的目的是解决因离子液体与聚合物相容性差而导致电化学性能、柔韧性、稳定性等不理想的问题，将N-乙烯基-N-烷基咪唑离子液体与醋酸乙烯酯单体共聚获得了一类电化学窗口宽（3-5V）、安全稳定的聚合物凝胶电解质。

本发明的另外一个目的是提供上述聚合物凝胶电解质的一种制备方法，使得制备出来的上述聚合物凝胶电解质具有电化学窗口宽（3-5V），稳定性好并且柔韧性好的特点。 

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下： 

一种基于RVImX与VAc的共聚物凝胶电解质，其特征在于：所述的共聚物凝胶电解质为RVImX与VAc的共聚物。

所述的RVImX与VAc的共聚物是由N-乙烯基-N-烷基咪唑卤代盐类离子液体单体（RVImX）和醋酸乙烯酯单体（VAc）聚合得到的。 

所述的RVImX与VAc的共聚物中的N-乙烯基-N-烷基咪唑卤代盐类离子液体（RVImX）和醋酸乙烯酯（VAc）的物质的量比为1:0.1~1:5。 

所述的RVImX与VAc的共聚物中N-乙烯基-N-烷基咪唑卤代盐类离子液体（RVImX）中烷基选自碳原子数为1~8的烷基。 

所述的RVImX与VAc的共聚物中N-乙烯基-N-烷基咪唑卤代盐类离子液体（RVImX）中所述的卤素选自Cl、Br、I中的一种。 

一种制备基于RVImX与VAc的共聚物凝胶电解质的方法，其特征在于：包括如下步骤骤： 

a. 在搅拌条件下，将卤代烷逐滴加入到N-乙烯基咪唑中，并在65-90 ℃反应2-8 h得到白色固体；

b. 用有机溶剂A将上述白色固体洗涤数次，在70-100 ℃真空干燥，得到N-乙烯基-N-烷基咪唑卤代盐类离子液体（RVImX）；

c. 将上述离子液体溶于溶剂B（四氯化碳、氯仿、碘仿、氘代氯仿、氘代碘仿、二氯甲烷、三氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、环己烷中的一种或几种）中； 

d. 于搅拌下再加入醋酸乙烯酯和引发剂，在惰性气体保护下50-80 ℃反应2-8 h得到聚合物凝胶电解质，其中N-乙烯基-N-烷基咪唑卤代盐类离子液体和醋酸乙烯酯的物质的量比为1:0.1~1:5；

e. 用有机溶剂C（四氯化碳、氯仿、碘仿、氘代氯仿、氘代碘仿、二氯甲烷、三氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、环己烷中的一种或几种）洗涤数次，于70-100 ℃下真空干燥8-30 h即得到RVImX与VAc的共聚物。

f. 将上述得到的共聚物凝胶电解质溶于溶剂D（醇、乙腈、DMF、DMSO、甲酰胺中的一种或该溶剂D跟其它有机溶剂的混合体系）中，搅拌均匀后浇铸于聚四氟乙烯板上，70-100 ℃下干燥得到聚合物凝胶电解质膜。 

步骤b中所述的溶剂选自10个碳以内的低沸点酯类。 

步骤d中所述的惰性气体选自N₂、He、Ne、Ar气中的一种。