[发明专利]羧化纤维素基柔性抗锌枝晶水凝胶电解质的制备和应用

权利要求书

1.一种羧化纤维素基柔性抗锌枝晶水凝胶电解质的制备，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将纤维素溶解于有机碱/CO₂/有机溶剂体系中；其中，所述体系中的有机碱的质量浓度为0.1-50％、溶解的纤维素的质量浓度为0.1-30％、充入的CO₂的压力为0.1-15MPa，且溶解温度为50-150℃，溶解时间为1-24h；然后加入高分子聚合物，继续搅拌使其溶解，得到A品；

(2)先向A品中加入含单酸酐官能团化合物，在20-100℃搅拌进行衍生化反应1-24h，得B品；

(3)将B品降温至-20-20℃，然后加入含多酸酐官能团化合物，混合搅拌均匀，倒入模具，在20-100℃反应1-24h，得C品；

(4)将C品用纯水置换1-10次至中性，得羧化纤维素基水凝胶；

(5)取羧化纤维素基水凝胶，用0.1-10mol/L的含锌电解质盐溶液浸泡1-48h，得羧化纤维素基柔性抗锌枝晶水凝胶电解质。

2.根据权利要求1所述的羧化纤维素基柔性抗锌枝晶水凝胶电解质的制备，其特征在于：所述纤维素为微晶纤维素、α-纤维素或从棉花、木浆粕、竹子浆粕、农林木质纤维素废弃物中分离的植物纤维素的一种或几种的任意组合。

3.根据权利要求1所述的羧化纤维素基柔性抗锌枝晶水凝胶电解质的制备，其特征在于：所述有机溶剂为二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、四甲基脲、四乙基脲、N，N-二甲基咪唑啉酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二乙基乙酰胺、吡咯烷酮、2-氮己环酮、N,N-二甲基丙烯基脲或环丁砜中的一种或几种的任意组合。

4.根据权利要求1所述的羧化纤维素基柔性抗锌枝晶水凝胶电解质的制备，其特征在于，所述的有机碱的酸碱离解常数大于20，且有机碱具有如下结构特征：

其中，n＝1或2；R为独立的氢或碳原子数为1-6的烷基；R₁、R₂、R₃、R₄及R₅为独立的甲基或乙基。

5.根据权利要求1所述的羧化纤维素基柔性抗锌枝晶水凝胶电解质的制备，其特征在于：步骤(2)中所述含单酸酐官能团化合物与所述A品中的葡萄糖单元的摩尔比为0.1:1-10:1；所述含单酸酐官能团化合物包括如下结构式：

6.根据权利要求1所述的羧化纤维素基柔性抗锌枝晶水凝胶电解质的制备，其特征在于：步骤(1)中所述高分子聚合物与A品中纤维素的质量比为0.1:1-10:1；所述高分子聚合物为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯或聚丙烯腈中的一种或多种的任意组合。

7.根据权利要求1所述的羧化纤维素基柔性抗锌枝晶水凝胶电解质的制备，其特征在于：步骤(3)所述的含多酸酐官能团化合物与所述A品中的葡萄糖单元的摩尔比为0.1:1-10:1；所述的含多酸酐官能团化合物包括如下结构式：

8.根据权利要求1所述的羧化纤维素基柔性抗锌枝晶水凝胶电解质的制备，其特征在于：所述的含锌电解质盐包括氯化锌、硫酸锌、醋酸锌、硝酸锌、四氟硼酸锌、三氟甲烷磺酸锌、双三氟甲磺酰亚胺锌或双氟磺酰亚胺锌中的一种或任意多种的组合。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述的方法制备的水凝胶电解质。

10.一种根据权利要求1-8任一项所述的方法制备的水凝胶电解质在锌离子混合电容器中的应用。