[发明专利]一种自愈可拉伸的低共熔凝胶电解质及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种自愈可拉伸的低共熔凝胶电解质的制备方法，其特征在于包括：将包含超分子凝胶因子、两性聚合物单体、交联剂、光引发剂、三元低共熔溶剂和金属盐的混合反应体系加热至完全溶解，之后冷却至室温形成第一重超分子凝胶网络，再进行光引发聚合反应，获得自愈可拉伸的低共熔凝胶电解质；

其中，所述两性聚合物单体包括3-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐、N-羧甲基-N,N-双(2-羟乙基)-1-十二烷基铵内盐、3-[[2-(甲基丙烯酰氧)乙基]二甲基铵]丙酸酯、2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱中的任意一种或两种以上的组合。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超分子凝胶因子具有如式(I)所示的结构：

其中，n选自0-10，优选为0、2、6或10；R选自H或OH，优选为OH。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述三元低共熔溶剂包括第一三元低共熔溶剂和/或第二三元低共熔溶剂；所述第一三元低共熔溶剂包括氯化胆碱、乙二醇及尿素；所述第二三元低共熔溶剂包括氯化胆碱、1,3-丙二醇及尿素；

优选的，所述第一三元低共熔溶剂中氯化胆碱、乙二醇与尿素的摩尔比为1:2:1～8；优选的，所述第二三元低共熔溶剂中氯化胆碱、1,3-丙二醇与尿素的摩尔比为1:2:1～8。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述交联剂包括N,N’-亚甲基双丙烯酰胺和/或1,6-己二醇二丙烯酸酯；

和/或，所述光引发剂包括2-羟基-4’-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮和/或苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦；

和/或，所述金属盐包括氯化锌、三氟磺酸锌、双三氟甲磺酰亚胺锂、高氯酸锂、氯化钠、氯化铝、溴化镁中的任意一种或两种以上的组合。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述超分子凝胶因子与三元低共熔溶剂的质量比为1～10:100；

和/或，所述两性聚合物单体与三元低共熔溶剂的质量比为10～100:100；

和/或，所述交联剂与三元低共熔溶剂的质量比为0.01～1:100；

和/或，所述光引发剂与三元低共熔溶剂的质量比为1～10:100；

和/或，所述混合反应体系中金属盐的浓度为0.1～2mol·L^-1。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述光引发聚合反应采用的光波长为365nm，光照时间为5～60min。

7.由权利要求1-6中任一项所述的制备方法制得的自愈可拉伸的低共熔凝胶电解质，其特征在于：所述低共熔凝胶电解质具有超分子-聚合物双网络结构。

8.根据权利要求7所述的低共熔凝胶电解质，其特征在于：所述低共熔凝胶电解质的电导率为3～10mS·cm^-1，金属离子迁移数为0.5～0.8，耐温范围为-60～80℃；

和/或，所述低共熔凝胶电解质的单轴拉伸率大于1000％，双轴拉伸率大于1000％；

和/或，所述低共熔凝胶电解质的自愈合温度范围为-60～80℃，电子愈合效率为95％～100％；

和/或，所述低共熔凝胶电解质的机械愈合效率为30％～50％，愈合后单轴拉伸率为300％～500％，双轴拉伸率大于500％。

9.权利要求7或8所述的自愈可拉伸的低共熔凝胶电解质在能源存储领域中的应用；优选为在制备金属离子电池、自愈可拉伸全低共熔凝胶软电池或柔性电子器件中的应用。

10.一种金属离子电池，其特征在于包括权利要求7或8所述的自愈可拉伸的低共熔凝胶电解质。