CN107579277A - 三臂支化聚合离子液体凝胶电解质及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三臂支化聚合离子液体凝胶电解质及其制备方法，其步骤为：以三羟甲基丙烷与2‑溴异丁酰溴反应制备三臂大分子引发剂；以三臂大分子引发剂进行甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的原子转移自由基聚合，制备三臂支化聚合物；将三臂支化聚合物与卤代烃或卤代季铵盐进行N‑烷基化反应、离子交换得到三臂支化聚合离子液体；将三臂支化聚合离子液体与不同锂盐、离子液体进行复合，通过溶液浇铸法得到聚合离子液体凝胶电解质。该凝胶电解质具有较高的离子电导率、离子迁移数和较宽的电化学窗口，可用于锂离子电池，锂硫电池，锂空气电池等领域。

Description

三臂支化聚合离子液体凝胶电解质及其制备方法
技术领域
本发明属于储能器件用电解质隔膜材料制备技术，具体涉及一种三臂支化聚合离子液体凝胶电解质及其制备方法。
背景技术
随着科学技术的发展和人们生活水平的不断提高，笔记本电脑、手机等各种便携式移动电子设备已经成为日常生活中的必需品，这些移动终端的使用离不开储能器件的发展。另一方面，化石燃料的大规模使用带来诸如酸雨、温室效应等严重的环境污染问题，提高能源利用和转化效率，充分发展绿色能源技术迫在眉睫。锂离子电池是当今国际社会公认的理想化学储能装置，已逐步替代其它二次电池成为各种电子设备的首选。尽管锂离子二次电池早在上世纪90年代就已经实现了商品化，但其中电解质材料的使用还有很大的改进和发展空间。到目前为止，使用最为广泛的锂离子电池采用的电解质均为液态有机化合物，具有易泄露、闪点较低、易燃烧、易挥发、有毒等缺点，在运输和携带过程中发生挤压、碰撞很容易造成电池的变形甚至是电解液的泄露，对环境以及人体健康造成威胁。在过充或某些意外情况下，还易发生短路、燃烧、爆炸等问题，严重影响电池的可靠性。苹果公司的笔记本电脑自燃、三星note7手机电池爆炸，美国联合包裹服务公司(UPS)的货机坠毁，特斯拉电动汽车发生碰撞的起火事故等不间断的电池问题，都对锂离子电池的安全使用提出了进一步要求。从锂离子电池的组成部件和物性上分析，隐患主要存在于电解质上，用聚合物固态电解质替代液态有机电解质意义重大。
尽管针对固态电解质的开发研究取得了诸多突破，但是固态电解质锂离子电池的技术水平仍然没有达到商业化的需求。其一，全固态锂离子电池的室温电导率很小，只有在60℃以上的环境中才可正常使用；其二，电解质-电极界面相容性较差，只能在较低的倍率下充放电才有较好的容量发挥；其三，化学稳定性不足，电化学窗口较窄，电池的长期充放电循环使用性能较差。截至目前，还没有能够同时克服上述问题的电解质材料被研发出来。凝胶聚合物电解质由聚合物、增塑剂和无机盐等组成，通过聚合物间化学交联以及范德华力、氢键、结晶等凝胶化作用制备而成，能够综合全固态电解质和液态电解质的性能特点，被认为是最有可能突破以上技术难题的重要技术。所以，开发室温离子电导率高、倍率性能好、循环稳定且寿命长的聚合物凝胶电解质材料是当前非常活跃的研究领域。
发明内容
针对当前固态电解质存在的电导率低、稳定性差、机械强度不足等问题，本发明提供了一种三臂支化聚合离子液体，并以此作为基体，制备聚合离子液体凝胶电解质，可用于锂离子电池，锂硫电池，锂空气电池等领域。
实现本发明目的的技术解决方案是：
一种三臂支化聚合离子液体，其结构通式为：
其中，R1为以下结构：
ClO4 -中的一种。
R2为以下结构：
中的一种，m为1～7；
R3为以下结构：
中的一种，m为1～3。
上述结构的三臂支化聚合离子液体的制备方法，步骤如下：
步骤1，氮气条件下，将三羟甲基丙烷与2-溴异丁酰溴进行酰化反应，制备三臂大分子引发剂Ⅰb；
步骤2，氮气条件下，将步骤1中得到的三臂大分子引发剂与甲基丙烯酸二甲氨基乙酯进行原子转移自由基聚合(ATRP)反应，得到三臂支化聚合物Ⅰc；
步骤3，氮气条件下，将步骤2中得到的三臂支化聚合物与卤代烷烃或卤代季铵盐进行离子化反应，分别得到三臂单中心或双中心聚合离子液体卤代中间体Ⅰd和Ⅰe；
步骤4，将步骤3中得到的三臂单中心或双中心聚合离子液体卤代中间体Ⅰd或Ⅰe与锂盐进行离子交换反应，分别得到三臂单中心或双中心聚合离子液体Ⅰ和Ⅱ。
其中，步骤1中，所述的三羟甲基丙烷Ⅰa与2-溴异丁酰溴的摩尔比为1:6，三羟甲基丙烷Ⅰa与三乙胺的摩尔比为1:6。
步骤2中，原子转移自由基聚合反应采用的催化剂为氯化亚铜、溴化亚铜中的一种；采用的配体为N,N,N',N”,N”-五甲基二亚乙基三胺、三(2-二甲氨基乙基)胺、1,1,4,7,10,10-六甲基三亚乙基四胺、2,2-联吡啶中的一种；所述的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯与催化剂的摩尔比为100:1，甲基丙烯酸二甲氨基乙酯与配体的摩尔比为100:1。
步骤3中，所述的卤代烷烃为溴/氯乙烷、正溴/氯丙烷、正溴/氯丁烷、正溴/氯戊烷、正溴/氯己烷、正溴/氯庚烷、正溴/氯辛烷、正溴/氯壬烷、正溴/氯癸烷中的一种；所述的卤代季铵盐为2-溴乙基三甲基溴化铵、3-溴丙基三甲基溴化铵、4-溴丁基三甲基溴化铵中的一种；所述的三臂支化聚合物Ⅰc(以单体单元的摩尔数计)与卤代烷烃的摩尔比为1:2，三臂支化聚合物Ⅰd(以单体单元的摩尔数计)与卤代季铵盐的摩尔比为1:2。
步骤4中，所述的锂盐为双三氟甲烷磺酰亚铵锂、三氟甲磺酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、全氟-1-丁磺酸锂中的一种；所述的三臂聚合离子液体卤代化合物(以单体单元的摩尔数计)与锂盐的摩尔比为1：1.05。
基于上述三臂支化聚合离子液体的凝胶电解质，是将所述的三臂支化聚合离子液体Ⅰ或Ⅱ与锂盐、离子液体共混，溶于乙腈中，室温搅拌过夜，将所得的混合液体蒸除溶剂，得到所述的凝胶电解质。
其中，所述的锂盐为双三氟甲烷磺酰亚铵锂、三氟甲磺酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、全氟-1-丁磺酸锂中的一种，锂盐含量(质量)为5％～25％；所述的离子液体为1-烷基-3-甲基咪唑盐离子液体、N,N-二甲基-N-乙基-N-(2-甲氧基)铵盐离子液体、N-烷基吡啶盐离子液体、N-烷基吡咯烷酮盐离子液体中任意一种，离子液体含量(质量)为5％～15％。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)采用活性聚合技术-原子转移自由基聚合，可以进行具有特定组成、可控分子结构、预定分子量以及分子量分布宽度指数均一的聚合物合成，易于从分子尺度实现凝胶电解质性能的调控。
(2)支化聚合物与常规线性聚合物相比，结晶性大幅下降，玻璃化转变温度降低，机械加工性能优异，有助于凝胶电解质体系中的离子传输，隔膜电导率能够得到显著提升。
(3)聚合离子液体凝胶电解质结合了高分子聚合物与离子液体的双重优势，具有易加工成型、尺寸可控、无挥发、阻燃等优点。
附图说明
图1为实例1制备的三臂单中心聚合离子液体的核磁共振波谱。
图2为实例2制备的三臂双中心聚合离子液体的核磁共振波谱。
图3为实例1制备的三臂单中心聚合离子液体凝胶电解质实物图。
图4为实例1制备的三臂单中心聚合离子液体凝胶电解质的示差扫描量热曲线。
图5为实例1制备的三臂单中心聚合离子液体凝胶电解质离子电导率的Arrhenius曲线。
图6为实例2制备的三臂双中心聚合离子液体凝胶电解质离子电导率的Arrhenius曲线。
图7为实例1制备的三臂单中心聚合离子液体凝胶电解质的计时电流曲线与交流阻抗谱图。
图8为实例2制备的三臂双中心聚合离子液体凝胶电解质的计时电流曲线与交流阻抗谱图。
图9为实例1制备的三臂单中心聚合离子液体凝胶电解质的线性扫描伏安曲线。
图10为实例2制备的三臂双中心聚合离子液体凝胶电解质的线性扫描伏安曲线。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详述。
实施例1：(R1为R2为)
氮气条件下，将2.68g三羟甲基丙烷溶解于四氢呋喃，冰浴冷却，依次滴加27.6g2-溴异丁酰溴和12g三乙胺，搅拌24h并升至室温。将产物转移到分液漏斗中，二氯甲烷萃取，采用10％盐酸、5％NaHCO3水溶液以及去离子水反复洗涤。有机相通过无水硫酸镁干燥，减压旋干。采用二氯甲烷、甲醇混合溶剂进行重结晶，得到三臂大分子引发剂。
氮气条件下，将0.037g溴化亚铜、4g甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和0.044g N,N,N',N”,N”-五甲基二亚乙基三胺溶解在6g去离子水中。将步骤1中得到的三臂大分子引发剂0.025g溶解在1mL DMSO中，并用注射器将含引发剂的溶液加入上述反应物中。室温搅拌24h，得到粘稠状液体和固体颗粒。离心除去固体颗粒，并将粘稠液体倒入透析袋中透析24h。将透析袋中液体减压旋干，得到三臂支化聚合物。
将上述得到的三臂支化聚合物2g溶解在甲醇中，加入2.8g溴乙烷，氮气保护下，50℃回流反应24h。反应结束后，减压蒸除溶剂和未反应的溴乙烷，70℃下真空干燥8h，得到三臂聚合离子液体溴代化合物。
将上述得到的三臂聚合离子液体溴代化合物2g溶解在去离子水中。称取2.27g双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶解在乙腈中，逐滴加入上述三臂聚合离子液体溴代化合物水溶液中，60℃反应2h。反应结束后，过滤，将固体产物置于聚四氟乙烯烧杯中，70℃下干燥6h，除去反应溶剂。将得到的产物用大量去离子水洗涤，直到用硝酸银溶液在洗涤液中检测不到沉淀为止。再将清洗好的产物在75℃下真空干燥12h，得到三臂单中心聚合离子液体。
将0.1g三臂单中心聚合离子液体、0.018g双三氟甲烷磺酰亚胺锂、0.015gN,N-二甲基-N-乙基-N-(2-甲氧基)铵双三氟甲烷磺酰亚胺盐溶解于乙腈中，室温搅拌过夜。得到的混合液体倾倒在直径20mm的聚四氟乙烯模具中，室温干燥12h，60℃下真空干燥12h，得到三臂单中心聚合离子液体凝胶电解质。
图1为三臂单中心聚合离子液体的氢核磁共振波谱图，δ＝6.0左右的双键质子信号完全消失，并在δ为1.832左右出现-C-CH2-的吸收信号，证明单体反应完全。δ为4.064处是-COOCH2-的吸收信号，δ＝2.284为-N-CH3的吸收信号，δ＝0.903和δ＝2.570分别为-CH3和-N-CH2-的吸收信号，证明该单中心聚合离子液体结构正确。图3为该三臂单中心聚合离子液体凝胶电解质的实物图，该凝胶电解质具有良好的成膜性和柔韧性。由图4可知，该三臂单中心聚合离子液体凝胶电解质的玻璃化转变温度Tg约为-42.80℃，其链段具有较强的运动能力。由图5可以看到，该三臂单中心聚合离子液体凝胶电解质的室温电导率为4.47×10-5。电导率随温度的升高而逐渐提高，电导率的对数值与温度的倒数呈现出良好的线性关系，符合Arrhenius方程，其活化能为0.307eV。由图7得到该凝胶电解质的离子迁移数为0.545。由图9可以得到该凝胶电解质的电化学窗口大于4.6V，能够满足常规锂电池应用的要求。
反应方程式：
实施例2：(R1为R3为)
氮气保护下，将2.68g三羟甲基丙烷溶解于四氢呋喃，冰浴冷却，依次滴加27.6g2-溴异丁酰溴和12g无水三乙胺，搅拌24h并升至室温。将产物转移到分液漏斗中，二氯甲烷萃取，采用10％盐酸、5％NaHCO3水溶液以及去离子水反复洗涤。有机相通过无水硫酸镁干燥，减压旋干。采用二氯甲烷、甲醇混合溶剂进行重结晶，得到三臂大分子引发剂。
氮气条件下，将0.037g溴化亚铜、4g甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和0.058g1,1,4,7,10,10-六甲基三亚乙基四胺溶解在6g去离子水中。将步骤1中得到的三臂大分子引发剂0.025g溶解在1mL DMSO中，并用注射器将含该引发剂的溶液加入上述反应物中。室温搅拌24h，得到粘稠状液体和固体颗粒。离心除去固体颗粒，并将粘稠液体倒入透析袋中透析24h。将透析袋中液体减压旋干，得到三臂支化聚合物。
将步骤2中得到的三臂支化聚合物2g溶解在乙醇中，加入6.6g 3-溴丙基三甲基溴化铵，氮气保护下、50℃回流搅拌反应24h。反应结束后，减压蒸除溶剂，并用大量乙醇洗涤，70℃下真空干燥8h，得到三臂双中心聚合离子液体溴代化合物。
将上述得到的三臂双中心聚合离子液体溴代化合物3g溶解在去离子水中。称取2.35g三氟甲磺酸锂，溶解在乙腈中，逐滴加入上述三臂双中心聚合离子液体溴代化合物水溶液中，60℃下搅拌反应2h。反应结束后，过滤，将固体产物置于聚四氟乙烯烧杯中，70℃下干燥6h,除去溶剂。将得到的产物用大量去离子水洗涤，直到用硝酸银溶液在清洗液中检测不到沉淀为止。再将清洗好的产物在75℃下真空干燥12h，得到三臂双中心聚合离子液体。
将0.1g三臂双中心聚合离子液体、0.018g三氟甲磺酸锂、0.02gN,N-二甲基-N-乙基-N-(2-甲氧基)铵三氟甲磺酸盐溶解于乙腈中，室温搅拌过夜。将所得到的混合液体倾倒在直径20mm的聚四氟乙烯模具中，室温干燥12h，60℃下真空干燥12h，得到三臂双中心聚合离子液体凝胶电解质。
图2为三臂单中心聚合离子液体的氢核磁共振波谱图，δ＝6.0左右的双键质子信号完全消失，并在δ为1.519左右出现-C-CH2-的吸收信号，证明单体反应完全。δ为4.567处是-COOCH2-的吸收信号，δ＝3.323和δ＝3.690分别为-N-CH3和-N-CH2-季铵盐阳离子的质子吸收信号，证明该单中心聚合离子液体结构正确。由图6可以看到，该三臂双中心聚合离子液体凝胶电解质的室温电导率为5.2×10-5。电导率随温度的升高而逐渐提高，电导率的对数值与温度的倒数呈现出良好的线性关系，符合Arrhenius方程，其活化能为0.524eV。由图8可以得到该凝胶电解质的离子迁移数为0.663。由图10可以得到该凝胶电解质的分解电压大于5.3V，具有较宽的电化学窗口。
反应方程式：
实施例3：(R1为R2为)
氮气保护下，将2.68g三羟甲基丙烷溶解于四氢呋喃，冰浴冷却，依次滴加27.6g2-溴异丁酰溴和12g无水三乙胺，搅拌24h并升至室温。将产物转移到分液漏斗中，二氯甲烷萃取，采用10％盐酸、5％NaHCO3水溶液以及去离子水反复洗涤。有机相通过无水硫酸镁干燥，减压旋干。采用二氯甲烷、甲醇混合溶剂进行重结晶，得到三臂大分子引发剂。
氮气条件下，将0.037g溴化亚铜、4g甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和0.04g 2,2联吡啶溶解在6g甲苯中。将步骤1中得到的三臂大分子引发剂0.025g溶解在1mL DMSO中，并用注射器将含该引发剂的溶液加入上述反应物中。室温搅拌24h，得到粘稠状液体和固体颗粒。离心除去固体颗粒，并将粘稠液体倒入透析袋中透析24h。将透析袋中液体减压旋干，得到三臂支化聚合物。
将上述得到的三臂支化聚合物2g溶解在甲醇中，加入3.5g正溴丁烷，氮气保护下，70℃回流反应24h。反应结束后，减压蒸除溶剂和未反应的溴乙烷，70℃下真空干燥8h，得到三臂聚合离子液体溴代化合物。
将上述得到的三臂双中心聚合离子液体溴代化合物4g溶解在去离子水中。称取2.17g六氟磷酸锂，溶解在乙腈中，逐滴加入上述三臂双中心聚合离子液体溴代化合物水溶液中，60℃下搅拌反应2h。反应结束后，过滤，将固体产物置于聚四氟乙烯烧杯中，70℃下干燥6h,除去溶剂。将得到的产物用大量去离子水洗涤，直到用硝酸银溶液在清洗液中检测不到沉淀为止。再将清洗好的产物在75℃下真空干燥12h，得到三臂双中心聚合离子液体。
将0.1g三臂双中心聚合离子液体、0.011g六氟磷酸锂、0.01g 1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐溶解于乙腈中，室温搅拌过夜。将所得到的混合液体倾倒在直径20mm的聚四氟乙烯模具中，室温干燥12h，60℃下真空干燥12h，得到三臂双中心聚合离子液体凝胶电解质。
实施例4：(R1为R2为)
氮气保护下，将2.68g三羟甲基丙烷溶解于四氢呋喃，冰浴冷却，依次滴加27.6g2-溴异丁酰溴和12g无水三乙胺，搅拌24h并升至室温。将产物转移到分液漏斗中，二氯甲烷萃取，采用10％盐酸、5％NaHCO3水溶液以及去离子水反复洗涤。有机相通过无水硫酸镁干燥，减压旋干。采用二氯甲烷、甲醇混合溶剂进行重结晶，得到三臂大分子引发剂。
氮气条件下，将0.037g溴化亚铜、4g甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和0.037g三(2-二甲氨基乙基)胺溶解在6g去离子水中。将步骤1中得到的三臂大分子引发剂0.025g溶解在1mLDMSO中，并用注射器将含该引发剂的溶液加入上述反应物中。室温搅拌24h，得到粘稠状液体和固体颗粒。离心除去固体颗粒，并将粘稠液体倒入透析袋中透析24h。将透析袋中液体减压旋干，得到三臂支化聚合物。
将步骤2中得到的三臂支化聚合物2g溶解在乙醇中，加入6.29g 2-溴乙基三甲基溴化铵，氮气保护下、50℃回流搅拌反应24h。反应结束后，减压蒸除溶剂，并用大量乙醇洗涤，70℃下真空干燥8h，得到三臂双中心聚合离子液体溴代化合物。
将上述得到的三臂双中心聚合离子液体溴代化合物3g溶解在去离子水中。称取1.46g四氟硼酸锂，溶解在乙腈中，逐滴加入上述三臂双中心聚合离子液体溴代化合物水溶液中，60℃下搅拌反应2h。反应结束后，过滤，将固体产物置于聚四氟乙烯烧杯中，70℃下干燥6h,除去溶剂。将得到的产物用大量去离子水洗涤，直到用硝酸银溶液在清洗液中检测不到沉淀为止。再将清洗好的产物在75℃下真空干燥12h，得到三臂双中心聚合离子液体。
将0.1g三臂双中心聚合离子液体、0.013g四氟硼酸锂、0.014gN-丁基吡咯烷酮四氟硼酸盐溶解于乙腈中，室温搅拌过夜。将所得到的混合液体倾倒在直径20mm的聚四氟乙烯模具中，室温干燥12h，60℃下真空干燥12h，得到三臂双中心聚合离子液体凝胶电解质。
实施例5：(R1为R2为)
氮气保护下，将2.68g三羟甲基丙烷溶解于四氢呋喃，冰浴冷却，依次滴加27.6g2-溴异丁酰溴和12g无水三乙胺，搅拌24h并升至室温。将产物转移到分液漏斗中，二氯甲烷萃取，采用10％盐酸、5％NaHCO3水溶液以及去离子水反复洗涤。有机相通过无水硫酸镁干燥，减压旋干。采用二氯甲烷、甲醇混合溶剂进行重结晶，得到三臂大分子引发剂。
氮气条件下，将0.037g溴化亚铜、4g甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和0.044g N,N,N',N”,N”-五甲基二亚乙基三胺溶解在6g去离子水中。将步骤1中得到的三臂大分子引发剂0.025g溶解在1mL DMSO中，并用注射器将含引发剂的溶液加入上述反应物中。室温搅拌24h，得到粘稠状液体和固体颗粒。离心除去固体颗粒，并将粘稠液体倒入透析袋中透析24h。将透析袋中液体减压旋干，得到三臂支化聚合物。
将上述得到的三臂支化聚合物2g溶解在甲醇中，加入3.13g正溴丙烷，氮气保护下，70℃回流反应24h。反应结束后，减压蒸除溶剂和未反应的溴乙烷，70℃下真空干燥8h，得到三臂聚合离子液体溴代化合物。
将上述得到的三臂双中心聚合离子液体溴代化合物4g溶解在去离子水中。称取4.5g全氟-1-丁磺酸锂，溶解在乙腈中，逐滴加入上述三臂双中心聚合离子液体溴代化合物水溶液中，60℃下搅拌反应2h。反应结束后，过滤，将固体产物置于聚四氟乙烯烧杯中，70℃下干燥6h,除去溶剂。将得到的产物用大量去离子水洗涤，直到用硝酸银溶液在清洗液中检测不到沉淀为止。再将清洗好的产物在75℃下真空干燥12h，得到三臂双中心聚合离子液体。
将0.1g三臂双中心聚合离子液体、0.011g全氟-1-丁磺酸锂、0.015gN,N-二甲基-N-乙基-N-(2-甲氧基)铵全氟-1-丁磺酸盐溶解于乙腈中，室温搅拌过夜。将所得到的混合液体倾倒在直径20mm的聚四氟乙烯模具中，室温干燥12h，60℃下真空干燥12h，得到三臂双中心聚合离子液体凝胶电解质。

Claims (10)

1.三臂支化聚合离子液体，其特征在于，其结构通式为：
其中，R1为以下结构：
ClO4 ‐中的一种。
R2为以下结构：
中的一种，m为1～7；
R3为以下结构：
中的一种，m为1～3。
2.三臂支化聚合离子液体的制备方法，其特征在于，步骤如下：
步骤1，氮气条件下，将三羟甲基丙烷与2‐溴异丁酰溴进行酰化反应，制备三臂大分子引发剂Ⅰb，
步骤2，氮气条件下，将步骤1中得到的Ⅰb与甲基丙烯酸二甲氨基乙酯进行原子转移自由基聚合反应，得到三臂支化聚合物Ⅰc，
步骤3，氮气条件下，将步骤2中得到的Ⅰc与卤代烷烃进行离子化反应，得到三臂单中心聚合离子液体卤代中间体Ⅰd，
步骤4，将步骤3中得到的Ⅰd与锂盐进行离子交换反应，得到三臂单中心聚合离子液体Ⅰ，
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述的三羟甲基丙烷Ⅰa与2‐溴异丁酰溴的摩尔比为1:6，三羟甲基丙烷Ⅰa与三乙胺的摩尔比为1:6；步骤2中，原子转移自由基聚合反应采用的催化剂为氯化亚铜、溴化亚铜中的一种；采用的配体为N,N,N',N”,N”‐五甲基二亚乙基三胺、三(2‐二甲氨基乙基)胺、1,1,4,7,10,10‐六甲基三亚乙基四胺、2,2‐联吡啶中的一种；所述的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯与催化剂的摩尔比为100:1，甲基丙烯酸二甲氨基乙酯与配体的摩尔比为100:1。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述的卤代烷烃为溴/氯乙烷、正溴/氯丙烷、正溴/氯丁烷、正溴/氯戊烷、正溴/氯己烷、正溴/氯庚烷、正溴/氯辛烷、正溴/氯壬烷、正溴/氯癸烷中的一种；以单体单元的摩尔数计，所述的三臂支化聚合物Ⅰc与卤代烷烃的摩尔比为1:2；步骤4中，所述的锂盐为双三氟甲烷磺酰亚铵锂、三氟甲磺酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、全氟‐1‐丁磺酸锂中的一种；以单体单元的摩尔数计，所述的三臂单中心聚合离子液体Ⅰ与锂盐的摩尔比为1：1.05。
5.三臂支化聚合离子液体的制备方法，其特征在于，步骤如下：
步骤1，氮气条件下，将三羟甲基丙烷与2‐溴异丁酰溴进行酰化反应，制备三臂大分子引发剂Ⅰb，
步骤2，氮气条件下，将步骤1中得到的Ⅰb与甲基丙烯酸二甲氨基乙酯进行原子转移自由基聚合反应，得到三臂支化聚合物Ⅰc，
步骤3，氮气条件下，将步骤2中得到的Ⅰc与卤代季铵盐进行离子化反应，得到三臂双中心聚合离子液体卤代中间体Ⅰe，
步骤4，将步骤3中得到的Ⅰe与锂盐进行离子交换反应，得到三臂双中心聚合离子液体Ⅱ，
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述的三羟甲基丙烷Ⅰa与2‐溴异丁酰溴的摩尔比为1:6，三羟甲基丙烷Ⅰa与三乙胺的摩尔比为1:6；步骤2中，原子转移自由基聚合反应采用的催化剂为氯化亚铜、溴化亚铜中的一种；采用的配体为N,N,N',N”,N”‐五甲基二亚乙基三胺、三(2‐二甲氨基乙基)胺、1,1,4,7,10,10‐六甲基三亚乙基四胺、2,2‐联吡啶中的一种；所述的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯与催化剂的摩尔比为100:1，甲基丙烯酸二甲氨基乙酯与配体的摩尔比为100:1。
7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述的卤代季铵盐为2‐溴乙基三甲基溴化铵、3‐溴丙基三甲基溴化铵、4‐溴丁基三甲基溴化铵中的一种；以单体单元的摩尔数计，三臂支化聚合物Ⅰd与卤代季铵盐的摩尔比为1:2；步骤4中，所述的锂盐为双三氟甲烷磺酰亚铵锂、三氟甲磺酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、全氟‐1‐丁磺酸锂中的一种；以单体单元的摩尔数计，所述的三臂单中心聚合离子液体Ⅱ与锂盐的摩尔比为1：1.05。
8.基于权利要求1所述的三臂支化聚合离子液体的凝胶电解质，其特征在于，将所述的三臂支化聚合离子液体Ⅰ或Ⅱ与锂盐、离子液体共混，溶于乙腈中，室温搅拌过夜，将所得的混合液体蒸除溶剂，得到所述的凝胶电解质。
9.如权利要求8所述的凝胶电解质，其特征在于，所述的锂盐为双三氟甲烷磺酰亚铵锂、三氟甲磺酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、全氟‐1‐丁磺酸锂中的一种，锂盐质量含量为5％～25％。
10.如权利要求8所述的凝胶电解质，其特征在于，所述的离子液体为1‐烷基‐3‐甲基咪唑盐离子液体、N,N‐二甲基‐N‐乙基‐N‐(2‐甲氧基)铵盐离子液体、N‐烷基吡啶盐离子液体、N‐烷基吡咯烷酮盐离子液体中任意一种，离子液体质量含量为5％～15％。
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