CN100526355C - 聚合离子液体基凝胶型聚合物电解质及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种聚合离子液体基凝胶型聚合物电解质及其制备方法。电解质由聚合离子液体、单质碘、碳酸乙烯酯与碳酸丙烯酯的混和物、聚丙烯腈(PAN)以及0-0.5份组成。电解质具有制备方法简单，离子电导率高，成膜性好等优点。可望在染料敏化纳米晶太阳能电池中可以得到应用。

Description

聚合离子液体基凝胶型聚合物电解质及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚合离子液体基凝胶型聚合物电解质及其制备方法。
背景技术
凝胶型聚合物电解质是一种迅速发展起来的新型高导电性的电解质材料，可用于染料敏化太阳能电池，二次锂电池等，它能够克服液体电解质的漏液问题，可延长电池的使用寿命。Journal of Physics Chemistry B 2002，V106，5925报道了一种由NaI、LiI、I2，环氧乙烷和环氧氯丙烷的共聚物以及丙酮等组分制备的凝胶型聚合物电解质，并将其用于染料敏化纳米晶太阳能电池中，电池的开路电压最高可达0.82V，短路电流最高可达2.2mA/cm2。但是该体系是一种双离子导体，体系中的阴、阳离子都参与离子传导，因此会产生极化问题，增加内阻。不过，该问题可采用单离子导体来解决，比如采用聚电解质作为离子导体。在单离子导体中，只有阴离子或阳离子进行离子传导，而对离子被固定在聚合物的骨架上，不能够迁移。Journal of Photochemistry and Photobiology A：Chemistry 2004，V170，1报道了一种单离子导体，其特点是采用季胺盐类的聚电解质作为电解质中的碘离子源，加入碘单质以及有机小分子增塑剂，制备了一种新型的液体电解质，并将其应用于染料敏化纳米晶太阳能电池中。而该体系为液态，存在漏液问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术中电解质具有双离子导电性，而提供一种聚合离子液体基凝胶型聚合物电解质及其制备方法。
我们认为，为了达到以上目的，电解质应该由聚合离子液体、单质碘、有机小分子增塑剂、聚合物支撑体以及无机填料组成。首先一点，聚合离子液体的选择非常重要，其它组分选择的余地就大一些，例如：有机小分子增塑剂我们可以采用N，N-二甲基甲酰胺，γ-丁内酰胺，N-甲基吡咯烷酮，二甲基亚砜，碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯中的一种，或者是他们之间地任意组合。聚合物支撑体可以选自聚丙烯腈、聚环氧乙烷、环氧乙烷与环氧氯丙烷的共聚物，偏氯乙烯与六氟丙烯的共聚物。还有，无机填料选择范围也非常之大。
通过试验，我们确定了电解质的组分和含量。
一种聚合离子液体基凝胶型聚合物电解质，其特征在于：按重量份数计，该电解质由1份聚合离子液体、0.01-0.8份单质碘、1-10份碳酸乙烯酯与碳酸丙烯酯的混和物、0.05-1份聚丙烯腈(PAN)以及0-0.5份SiO2组成；其中聚合离子液体的结构式为：
Figure C200610105327D00041
它的侧链是带有碘阴离子的咪唑盐，其重均分子量为5900。
本发明的电解质，碳酸乙烯酯与碳酸丙烯酯的质量比为8∶1-3。
本发明的电解质，SiO2的粒径为100μm～10nm。
本发明所采用的聚合离子液体的制备方法可参照文献：Journal of PolymerScience：Part A：Polymer Chemistry，2004，V 42，5794进行。首先，甲基丙烯酰氯和氯乙醇在三乙胺的存在下反应生成氯乙基甲基丙烯酸酯。得到的氯乙基甲基丙烯酸酯与乙基咪唑、少量阻聚剂吩噻嗪加热至60℃反应120小时，得到阴离子为Cl-的离子液体，然后采用溶液聚合的方法制备聚合离子液体，最后该聚合物与NaI进行阴离子交换，得到阴离子为I-的聚合离子液体。反应历程如下所示：
Figure C200610105327D00042
本发明的凝胶型聚合物电解质的制备方法，其特征在于：将1份聚合离子液体和0.01-0.8份单质碘溶于1-10份碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的混和物中，然后加入0.05-1份聚丙烯腈和0-0.5份SiO2，混合均匀后，加热至50-70℃保持0.5-2小时，然后冷却至室温，然后自然干燥。
本发明的聚合离子液体提供碘阴离子，I2单质与I-反应后提供I3 -，有机小分子促进咪唑盐的离解和离子传输；聚丙烯腈等作为支撑载体，无机填料可提高电导率及改善界面性质。电解质的电导率最高可达1mS/cm。
电解质具有制备方法简单，离子电导率高，成膜性好等优点。可望在染料敏化纳米晶太阳能电池中可以得到应用。
本发明的电解质具有的优点：
1、聚合离子液体中只有碘阴离子进行离子传导，它属于一种单离子导体。
2、制备工艺简单，原料来源广泛。
3、具有较高的电导率，最高可达。
4、电解质可用于染料敏化太阳能电池中。
具体实施方式
实施例1
将0.4g的聚合离子液体和0.03g I2溶于1.3g碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的混和物(质量比为2:8)中，然后加入0.1gPAN，混合均匀后，加热60℃保持1h，然后冷却至室温。干燥36小时后，进行电导率的测定。室温电导率为：4×10-4S/cm。
实施例2
将0.4g的聚合离子液体和0.03gI2溶于1.3g碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的混和物中(质量比为8:2)，然后加入0.1g PAN，混合均匀后，加热55℃保持1.5h，然后冷却至室温。干燥36小时后，进行电导率的测定。室温电导率为：7×10-4S/cm。
实施例3
将0.4g的聚合离子液体和0.03gI2溶于1.3g碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的混和物中(质量比为8:2)，然后加入0.05gPAN，混合均匀后，加热60℃保持2h，然后冷却至室温。干燥36小时后，进行电导率的测定。室温电导率为：1.3×10-3S/cm。
实施例4
将0.4g的聚合离子液体和0.015gI2溶于1.3g碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的混和物中(质量比为8:2)，然后加入0.05gPAN，混合均匀后，加热50℃保持0.7h，然后冷却至室温。干燥36小时后，进行电导率的测定。室温电导率为：5.2×10-4S/cm。
实施例5
将0.3g的聚合离子液体和0.03gI2溶于1.3g碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯(质量比为8:2)中，然后加入0.07gPAN和0.01gSiO2，混合均匀后，加热60℃保持1h，然后冷却至室温。干燥36小时后，进行电导率的测定。室温电导率为：1.2×10-3S/cm。
实施例6
将0.3g的聚合离子液体和0.03gI2溶于1.3g碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯(质量比为8∶2)的混合物中，然后加入0.07gPAN和0.05g SiO2，混合均匀后，加热60℃保持1h，然后冷却至室温。干燥36小时后，进行电导率的测定。室温电导率为：1.6×10-3S/cm。

Claims (4)

1、一种聚合离子液体基凝胶型聚合物电解质，其特征在于：按重量份数计，该电解质由1份聚合离子液体、0.01-0.8份单质碘、1-10份碳酸乙烯酯与碳酸丙烯酯的混和物、0.05-1份聚丙烯腈以及0-0.5份SiO2组成；其中聚合离子液体的结构式为：
Figure C200610105327C00021
它的侧链是带有碘阴离子的咪唑盐，其重均分子量为5900。
2、如权利要求1所述的电解质，其特征在于：碳酸乙烯酯与碳酸丙烯酯的质量比为8:1-3。
3、如权利要求1所述的电解质，其特征在于：SiO2的粒径为100μm～10nm。
4、如权利要求1所述电解质的制备方法，其特征在于：将1份聚合离子液体和0.01-0.8份单质碘溶于1-10份碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的混和物中，然后加入0.05-1份聚丙烯腈和0-0.5份SiO2，混合均匀后，加热至50-70℃保持0.5-2小时，然后冷却至室温，然后自然干燥。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101752090B (zh) * 2009-12-30 2011-08-10 南京航空航天大学 聚离子液体基微孔准固态电解质制备方法与应用
CN102867648B (zh) * 2012-09-14 2015-10-28 华东师范大学 含乙烯基咪唑链段聚合物凝胶电解质及其制备方法和应用
US20190058108A1 (en) * 2015-10-28 2019-02-21 Sabic Global Technologies B.V. Ion dipoles containing polymer compositions
CN108598535B (zh) * 2018-04-19 2020-09-22 长春工业大学 燃料电池用聚丙烯腈与离子液体复合阴离子交换膜及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6025457A (en) * 1997-09-12 2000-02-15 Shikoku Chemicals Corporation Molten-salt type polyelectrolyte
JP2000323190A (ja) * 1999-05-14 2000-11-24 Fuji Photo Film Co Ltd 電解質組成物、光電変換素子および光電気化学電池
CN1547216A (zh) * 2003-12-11 2004-11-17 北京理工大学 一种新型复合电解质材料
WO2006026064A3 (en) * 2004-08-05 2007-03-01 Univ Wyoming Poly(ionic liquid)s as materials for co2 separation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6025457A (en) * 1997-09-12 2000-02-15 Shikoku Chemicals Corporation Molten-salt type polyelectrolyte
JP2000323190A (ja) * 1999-05-14 2000-11-24 Fuji Photo Film Co Ltd 電解質組成物、光電変換素子および光電気化学電池
CN1547216A (zh) * 2003-12-11 2004-11-17 北京理工大学 一种新型复合电解质材料
WO2006026064A3 (en) * 2004-08-05 2007-03-01 Univ Wyoming Poly(ionic liquid)s as materials for co2 separation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Atom Transfer Radical Polymerization of Ionic Liquid2-(1-Butylimidazolium-3-yl)ethyl Methacrylate Tetrafluoroborate. SHIJIE DING, et al.Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry,Vol.42 . 2004 *

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