[发明专利]一种离子型聚合物电解质材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种离子型聚合物电解质材料及其制备方法和应用。本发明的制备方法，包括如下步骤：1)将聚醚醚酮磺化得磺化聚醚醚酮；2)离子化步骤1)得到的磺化聚醚醚酮。一种离子型聚合物电解质材料，由上述的制备方法制备。一种电池隔膜，由上所述的制备方法制备的离子型聚合物电解质材料制备。本发明的隔膜材料制备的电池隔膜具有更高的热尺寸稳定性；该隔膜材料具有多种极性基团，使得其更好的与极性液体电解液的相容性；另外，该类材料本身具有离子传导特性，可有效提高离子电导率；而且由于磺酸根负离子被悬挂在聚合物骨架上，该类聚合物电解质隔膜材料表现出单离子传导特性，作为电池隔膜会使聚合物电解质的离子迁移数得到较大提升。

技术领域

本发明涉及储能设备技术领域，尤其涉及一种离子型聚合物电解质材料及其制备方法和应用。

背景技术

尽管先进储能设备的研发是全球材料科学领域的重要研究人员的研究重点。现代电化学在过去的二十年里。锂离子电池为绝大多数便携式设备提供动力，并且克服了在许多高能量密度设备在大规模使用中的难关。

随着隔膜、电极制备技术的发展，锂离子电池的形状可以变得越来越薄(最薄可以做到0.5mm)，这也使制备出多种形状、尺寸、容量的电池成为可能。与此同时，聚合物锂离子电池的能量也远超过普通的锂离子电池，相较于传统锂离子电池，其容量、充放电特性、安全性、循环寿命等性能也有了大幅度的提高。目前市场上广泛使用的隔膜主要是基于聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)的聚烯烃基隔膜。这类隔膜价格低廉、制备工艺简单快捷、用作电池隔膜时循环性能好、比容量高。但同时也存在一些问题，如：耐高温性能不佳、热收缩大、与电解质的浸润性差和电导率低等。因此，开发新的隔膜体系对提升电池性能十分重要。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种离子型聚合物电解质材料及其制备方法和应用。

本发明的一种离子型聚合物电解质材料的制备方法，包括如下步骤：1)将聚醚醚酮磺化得磺化聚醚醚酮；2)离子化步骤1)得到的磺化聚醚醚酮。

优选的，步骤1)得到的磺化聚醚醚酮的磺化度为40％-95.0％。

优选的，步骤1)采用浓硫酸磺化聚醚醚酮。

优选的，采用浓硫酸磺化聚醚醚酮的具体操作：将经干燥的聚醚醚酮中加入浓硫酸中，在一定温度下搅拌反应一段时间，将反应溶液缓慢的倒入冰水中，一边搅拌一边倒入，直至白色丝状固体全部析出来；过滤，去掉滤液，保留滤饼；用UP水洗涤至洗涤液为中性，再干燥滤饼。

优选的，步骤2)中采用金属阳离子与氢氧根形成的碱溶液离子化磺化聚醚醚酮。

优选的，步骤2)的具体步骤是将磺化聚醚醚酮加入到一定浓度的碱溶液中搅拌一段时间后保证溶液呈碱性且长时间碱性不发生改变；过滤溶液、将过滤得到的固体洗涤至中性后干燥。

优选的，所述金属阳离子为锂离子、钾离子、钠离子、镁离子、铝离子、锌离子、锰离子、汞离子、镉离子和镍离子中的一种。

一种离子型聚合物电解质材料，由上述的制备方法制备。

一种电池隔膜，由上所述的制备方法制备的离子型聚合物电解质材料制备。

上述的一种电池隔膜的制备方法，采用溶液浇筑法、静电纺丝法、相转移法或模板法制备。