一种准固态电解质及其制备方法

3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-戊基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-正丁基-1-甲基吡咯烷二(三氟甲基磺酰)酰亚胺、1-十二基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺盐中的一种或两种以上。
11.优选的：锂盐选自高氯酸锂、硝酸锂、双二氟磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、六氟磷酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂中的一种或多种。
12.优选的：有机溶剂选自二甲基亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮、二氧六环、四氢呋喃中的一种或两种以上。
13.本发明还提供了上述任一的准固态电解质的制备方法，将二酐单体、二胺单体、离子液体、锂盐溶解在有机溶剂中，反应得到聚酰胺酸溶液；将聚酰胺酸溶液刮涂成膜后，加热亚胺化得到准固态电解质。
14.有益效果在于：方法简单、便于操作，适于推广与应用。
15.优选的：反应：将真空脱水处理后的二胺单体溶解到有机溶剂中，置于冰水浴中搅拌，得到溶液；将离子液体和锂盐加入溶液中，搅拌，得到第一混合溶液；向第一混合液中少量多次加入二酐单体，继续在冰水浴中搅拌，冰水浴的温度为-10℃～20℃，搅拌时间均为0.5～12小时；聚酰胺酸溶液刮涂之前，于真空条件下静置0.5～36小时；聚酰胺酸溶液刮涂之后还包括等待挥发有机溶剂步骤，时间1小时；加热亚胺化：真空条件下，程序升温三次，温度范围为80℃～250℃，加热时间为1～12小时。
16.有益效果在于：聚酰胺酸溶液刮涂之前，于真空条件下静置在于除气泡。
17.进一步的，程序升温三次：在80℃下真空干燥2小时，之后在160℃真空干燥1小时，最后在250℃真空干燥12小时。
18.本发明还提供了上述任一制备方法制备得到的准固态电解质。
19.本发明还提供了上述准固态电解质在制备电池中的应用。
20.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种准固态电解质及其制备方法，取得的技术效果为本发明公开的准固态电解质的离子电导率为10-4
～10-1
scm-1
，离子迁移数为0.10～0.95。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
22.图1附图为本发明提供的准固态电解质薄膜图。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.本发明实施例公开了一种准固态电解质及其制备方法。
25.实施例1
26.在氮气保护下，将真空脱水处理后1.60g的4,4
’‑
二胺基二苯醚和0.28g的3,5-二氨基苯甲酸溶解到55ml的n,n-二甲基乙酰胺溶液中，将溶液置于冰水浴中，搅拌30分钟，得到澄清透明的溶液；将3.10g的1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸盐和0.34g的双三氟甲基磺酰亚胺锂加入上述澄清溶液中，搅拌30分钟，得到第一混合溶液；向所述第一混合液中少量多次加入共2.20g的均苯四甲酸二酐，继续在冰水浴中搅拌12小时，得到粘稠聚酰胺酸溶液。反应完后在真空烘箱静止12小时，之后将适量聚酰胺酸溶液使用50μm刮刀刮在洁净玻璃基板上，于室温挥发有机溶剂1小时，然后在80℃下真空干燥2小时，之后在160℃真空干燥1小时，最后在250℃真空干燥12小时。
27.得到如图1所示的准固态电解质膜。
28.实施例2
29.在氮气保护下，将真空脱水处理后1.58g的4,4'-二氨基二苯基甲烷和0.30g的3,5-二氨基苯甲酸溶解到50ml的n,n-二甲基乙酰胺溶液中，将溶液置于冰水浴中，搅拌30分钟，得到澄清透明的溶液；将5.12g的1-戊基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐和0.53g的双二氟磺酰亚胺锂加入上述澄清溶液中，搅拌30分钟，得到第一混合溶液；向所述第一混合液中少量多次加入共2.98g的3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐，继续在冰水浴中搅拌12小时，得到粘稠聚酰胺酸溶液。反应完后在真空烘箱静止12小时，之后将适量聚酰胺酸溶液使用50μm刮刀刮在洁净玻璃基板上，于室温挥发有机溶剂1小时，然后在80℃下真空干燥2小时，之后在160℃真空干燥1小时，最后在250℃真空干燥12小时，得到准固态电解质膜。
30.技术效果
31.离子电导率测试：
32.将实施例1中制得的准固态电解质膜装在不锈钢||不锈钢对称纽扣电池中，利用电化学工作站测交流阻抗图谱(频率范围：1000khz～1hz)，根据公式σ＝l/(r
×
s)计算得到离子电导率。其中，σ为电解质的离子电导率，l为电解质的厚度，r为电解质的电阻值，s为电解质与测试电极的接触面积。计算得到实施例1制得的准固态电解质室温离子电导率为3.2
×
10-3
scm-1
。
33.离子迁移数测试：
34.将实施例1制得的准固态电解质膜状在的li||li对称电池中，利用电化学工作站测该电池的交流阻抗图谱，得到直流极化前的电阻值。测量电流-时间曲线，测量时间5000秒，设定偏置电压10mv，测量直流极化后的交流阻抗谱，得到其直流极化后的电阻值，根据公式t＝is(δv-i0r0)/i0(δv-i
srs
)计算得到电解质的迁移数。其中，t为电解质的迁移数，δv为偏置电压，i0为初始电流值，r0为初始电阻值，is为直流极化后的稳态电流值，rs为直流极化后的电阻值。计算得到实施例1制得的准固态电解质离子迁移数为0.48。
35.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
36.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一
致的最宽的范围。


技术特征：
1.一种准固态电解质，其特征在于，包括以下原料：二酐单体、二胺单体、离子液体、锂盐和有机溶剂；所述二胺单体和二酐单体的物质的量比为1：1.01～1.03；二胺单体、二酐单体的总质量为二酐单体、二胺单体和有机溶剂总质量的5～25％；离子液体的质量为二胺单体、二酐单体总质量的0.1％～300％；锂盐的质量为离子液体质量的0.1～50％。2.如权利要求1所述的准固态电解质，其特征在于，所述二酐单体选自均苯四甲酸二酐、4,4
’‑
氧双邻苯二甲酸酐、3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐、3,3',4,4'-二苯酮四酸二酐、双环[2,2,2]辛-7-烯-2,3,5,6-四甲酸二酐、3,3’,4,4
’‑
二苯基砜四羧酸二酸酐中的一种或两种以上。3.如权利要求2所述的准固态电解质，其特征在于，所述二胺单体选自4,4
’‑
二胺基二苯醚、3,5-二氨基苯甲酸、2,2'-双(三氟甲基)-4,4'-二氨基联苯、4,4'-二氨基二苯基甲烷、2,2-双[4(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、4,4'-二氨苯胺、1,6-己二胺、1,10-癸二胺、1,12-二氨基十二烷的一种或两种以上。4.如权利要求3所述的准固态电解质，其特征在于，所述离子液体选自1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸盐、1-甲基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐、1-甲基-丁基咪唑硫酸氢盐、四丁基磷咪唑盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-戊基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-正丁基-1-甲基吡咯烷二(三氟甲基磺酰)酰亚胺、1-十二基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺盐中的一种或两种以上。5.如权利要求4所述的准固态电解质，其特征在于，所述锂盐选自高氯酸锂、硝酸锂、双二氟磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、六氟磷酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂中的一种或多种。6.如权利要求5所述的准固态电解质，其特征在于，所述有机溶剂选自二甲基亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮、二氧六环、四氢呋喃中的一种或两种以上。7.权利要求1～6任一所述的准固态电解质的制备方法，其特征在于，将二酐单体、二胺单体、离子液体、锂盐溶解在有机溶剂中，反应得到聚酰胺酸溶液；将所述聚酰胺酸溶液刮涂成膜后，加热亚胺化得到准固态电解质。8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述反应：将真空脱水处理后的二胺单体溶解到有机溶剂中，置于冰水浴中搅拌，得到溶液；将离子液体和锂盐加入所述溶液中，搅拌，得到第一混合溶液；向所述第一混合液中少量多次加入二酐单体，继续在冰水浴中搅拌，所述冰水浴的温度为-10℃～20℃，搅拌时间均为0.5～12小时；聚酰胺酸溶液刮涂之前，于真空条件下静置0.5～36小时；聚酰胺酸溶液刮涂之后还包括等待挥发有机溶剂步骤，时间1小时；所述加热亚胺化：真空条件下，程序升温三次，温度范围为80℃～250℃，加热时间为1～12小时。9.权利要求7或8任一所述制备方法制备得到的准固态电解质。10.权利要求9所述准固态电解质在制备电池中的应用。

技术总结
本发明公开了一种准固态电解质及其制备方法。涉及锂电池材料技术领域。包括以下原料：二酐单体、二胺单体、离子液体、锂盐和有机溶剂，并提供了制备方法。本发明公开的准固态电解质的离子电导率为10-4


技术研发人员：高龙成
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2023.03.16
技术公布日：2023/8/14