CN108807010A - 电解质膜制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电解质膜制备方法，将双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶解于第一去离子水中形成双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶液，将聚二烯丙基二甲基氯化铵溶解于第二去离子水中形成聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液；在聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液中滴入双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶液形成第一混合溶液；搅拌第一混合溶液至出现白色沉淀；分离第一混合溶液与白色沉淀，清洗白色沉淀；将清洗后的所述白色沉淀进行第一次干燥；获取粉末状态下的白色沉淀，将白色沉淀的粉末搅拌溶解于丙酮溶液；将双三氟甲烷磺酰亚胺锂加入到丙酮溶液中，形成第二混合溶液；干燥第二混合溶液，得到电解质膜。利用本发明实施例，可提高储能器件的性能。

Description

电解质膜制备方法

技术领域

本发明涉及聚合物材料技术领域，尤其涉及一种电解质膜制备方法。

背景技术

本部分旨在为权利要求书及具体实施方式中陈述的本发明实施例的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

传统储能器件中，多采用聚合物和金属盐合成的固态聚合物电解质，固态聚合物电解质有着机械强度高，反应活性低和装配性好的特点。但是固态聚合物电解质室温下电导率较低，限制了储能器件的性能。近几年，柔性储能器件由于其结构简单且可变形弯曲的特点，正在受到广泛的关注和研究。柔性储能器件一般由两层电极和一层电解质组成。当前柔性储能器件的研究主要关注于获得高性能的柔性电极，比如基于碳纳米材料(碳布、碳纳米管、石墨烯等)制备的各种自支撑柔性薄膜电极或者柔性基底负载的薄膜电极以及相关复合材料。但是，电解质同样是决定储能器件性能的一个关键因素。尤其在柔性储能器件中，电解质的性能将直接影响器件的储能性能和其力学柔性性能。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种电解质膜制备方法，能够提高储能器件的性能。

本发明实施例一方面提供一种电解质膜制备方法，所述电解质膜制备方法包括：

将15份双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶解于第一去离子水中形成双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶液，并将15份聚二烯丙基二甲基氯化铵溶解于第二去离子水中形成聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液；

在所述聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液中滴入所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶液形成第一混合溶液；

搅拌所述第一混合溶液至所述第一混合溶液中出现有白色沉淀，所述白色沉淀物为聚二烯丙基二甲基双三氟甲烷磺酰亚胺铵；

分离所述第一混合溶液与所述白色沉淀，并用第三去离子水清洗所述白色沉淀；

将清洗后的所述白色沉淀进行第一次干燥；

获取干燥处理后粉末状态下的所述白色沉淀，并将白色沉淀的粉末搅拌溶解于丙酮溶液；

将双三氟甲烷磺酰亚胺锂加入到溶解了白色沉淀的粉末的所述丙酮溶液中并搅拌使白色沉淀溶解于丙酮溶液中，形成第二混合溶液，所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂与聚二烯丙基二甲基双三氟甲烷磺酰亚胺铵之质量比为0％-20％；

将所述第二混合溶液进行第二次干燥，得到电解质膜。

进一步的，在本发明实施例提供的上述电解质膜制备方法中，所述在所述聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液中滴入所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶液形成第一混合溶液的化学反应方程为：

nLiN(CF₃SO₂)₂+(C₈H₁₆NCl)_n＝(C₈H₁₆NN(CF₃SO₂)₂)_n+nLiCl

其中，所述聚二烯丙基二甲基双三氟甲烷磺酰亚胺铵为白色沉淀，通过固液分离法分离出白色沉淀，并利用第三去离子水清除白色沉淀上的多余氯化锂。

进一步的，在本发明实施例提供的上述电解质膜制备方法中，所述电解质膜的X射线衍射分析最高峰的强度范围为(1245，2490)，所述电解质膜的电化学阻抗的实部范围为(0,3.5M)。

进一步的，在本发明实施例提供的上述电解质膜制备方法中，按重量分量计：所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂与聚二烯丙基二甲基双三氟甲烷磺酰亚胺铵之质量比为15％。

进一步的，在本发明实施例提供的上述电解质膜制备方法中，所述电解质膜的X射线衍射分析最高峰的强度范围为(1245，1660)，所述电解质膜的电化学阻抗的实部范围为(0，500)。

进一步的，在本发明实施例提供的上述电解质膜制备方法中，按重量分量计：所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂与聚二烯丙基二甲基双三氟甲烷磺酰亚胺铵之质量比为20％。

进一步的，在本发明实施例提供的上述电解质膜制备方法中，所述电解质膜的X射线衍射分析最高峰的强度范围为(2075，2490)，所述电解质膜的电化学阻抗的实部范围为(0，250)。

进一步的，在本发明实施例提供的上述电解质膜制备方法中，所述第一次干燥的温度为100-140摄氏度，时长为24小时。

进一步的，在本发明实施例提供的上述电解质膜制备方法中，所述搅拌时长为6-8小时。

进一步的，在本发明实施例提供的上述电解质膜制备方法中，在所述得到电解质膜之后，所述方法包括：

将所述电解质膜进行第三次干燥，所述第三次干燥的温度为40-60摄氏度，时长为6-8小时。

本发明提供一种电解质膜制备方法，将15份双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶解于第一去离子水中形成双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶液，并将15份聚二烯丙基二甲基氯化铵溶解于第二去离子水中形成聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液；在所述聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液中滴入所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶液形成第一混合溶液；搅拌所述第一混合溶液至所述第一混合溶液中出现有白色沉淀，所述白色沉淀物为聚二烯丙基二甲基双三氟甲烷磺酰亚胺铵；分离所述第一混合溶液与所述白色沉淀，并用第三去离子水清洗所述白色沉淀；将清洗后的所述白色沉淀进行第一次干燥；获取干燥处理后粉末状态下的所述白色沉淀，并将白色沉淀的粉末搅拌溶解于丙酮溶液；将双三氟甲烷磺酰亚胺锂加入到溶解了白色沉淀的粉末的所述丙酮溶液中并搅拌使白色沉淀溶解于丙酮溶液中，形成第二混合溶液，所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂与聚二烯丙基二甲基双三氟甲烷磺酰亚胺铵之质量比为0％-20％；将所述第二混合溶液进行第二次干燥，得到电解质膜。利用本发明实施例，可以提高储能器件的性能。本发明实施例提供的电解质膜具有高离子电导率、高热稳定性，所述电解质膜在导电率、热稳定性以及工作电压等方面均能够满足实际柔性储能器件的应用。

附图说明

图1为本发明实施例提供的电解质膜制备方法的流程图。

图2为本发明实施例提供的X射线衍射分析图谱。

图3为本发明实施例提供的电解质膜的热重分析曲线。

图4A为本发明实施例提供的电解质膜的电化学阻抗图谱。

图4B为将图4A选中区域进行放大的示意图。

图5为本发明实施例提供的电解质膜电导率变化曲线。

图6为本发明实施例提供的不同质量比锂摻杂的电解质膜的极化电流随时间变化曲线。

图7是本发明实施例提供的电解质膜的循环伏安特性曲线。

图8是本发明实施例提供的电解质膜的示意图。

主要元件符号说明

无。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明实施例的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明实施例，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明实施例保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明实施例的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明实施例。

图1为本发明实施例提供的电解质膜制备方法的流程图。如图1所示，所述电解质膜制备方法可以包括如下步骤：

S101：将15份双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶解于第一去离子水中形成双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶液，并将15份聚二烯丙基二甲基氯化铵溶解于第二去离子水中形成聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液。

本发明实施方式中，将15份双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)溶解于第一去离子水中形成双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶液，将15份的聚二烯丙基二甲基氯化铵((poly(DADMACl)))溶解于第二去离子水中形成聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液。所述第一去离子水与所述第二去离子水的分量可以相同。例如，可以将15g的双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶解于50ml的第一去离子水中，并将15g的聚二烯丙基二甲基氯化铵溶解与50ml的第二去离子水中。去离子水是指除去了呈离子形式杂质后的纯水。所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂可以为白色结晶或粉末状，所述聚二烯丙基二甲基氯化铵可以为无色至淡黄色粘稠液体。

S102：在所述聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液中滴入所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶液形成第一混合溶液。

本发明实施方式中，可以先将所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶液转移至瓶容器中，所述瓶容器可以包括锥形瓶。所述瓶容器的规格可以为250毫升。在所述聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液中滴入所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶液，形成第一混合溶液。应当理解的是，可以利用胶头滴管等器材吸取所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶液。

S103：搅拌所述第一混合溶液至所述第一混合溶液中出现有白色沉淀，所述白色沉淀物为聚二烯丙基二甲基双三氟甲烷磺酰亚胺铵。

本发明实施方式中，可以在室温下搅拌所述第一混合溶液达一定时长(例如，10分钟)，所述第一混合溶液中会出现白色沉淀，所述白色沉淀为聚二烯丙基二甲基双三氟甲烷磺酰亚胺铵((poly(DADMATFSI)))。室温条件可以为25摄氏度。

在所述聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液中滴入所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶液形成第一混合溶液的化学反应方程为：

nLiN(CF₃SO₂)₂+(C₈H₁₆NCl)_n＝(C₈H₁₆NN(CF₃SO₂)₂)_n+nLiCl

其中，所述氯化锂(Licl)为白色晶体，具有潮解性，易溶于水、乙醇、丙酮等有机溶剂。可以理解的是，可以通过固液分离法分离出白色沉淀，并利用去离子水清除白色沉淀上的多余氯化锂。

S104：分离所述第一混合溶液与所述白色沉淀，并用第三去离子水清洗所述白色沉淀。

本发明实施方式中，所述分离所述第一混合溶液与所述白色沉淀可以包括利用抽滤方法分离所述第一混合溶液与所述白色沉淀，具体操作可以包括：将包含所述白色沉淀的所述第一混合溶液转移至抽滤瓶中，利用抽气泵使所述抽滤瓶中的压强降低，从而将所述第一混合溶液与所述白色沉淀分离。在其他实施方式中，还可以利用过滤拦截、离心分离等其他方式分离所述第一混合溶液与所述白色沉淀。利用第三去离子水清洗所述白色沉淀，以去除可能附着在所述白色沉淀上的多余氯化锂。

S105：将清洗后的所述白色沉淀进行第一次干燥。

本发明实施方式中，所述第一次干燥的温度可以为100-140摄氏度，第一次干燥的时长可以为24小时。应当理解，可以将清洗后的所述白色沉淀放置于真空箱中。所述真空箱可以用于粉体、胶体等含气量较高物物体的脱气，具有脱气速率快、自动化程度高等特点。

S106：获取干燥处理后粉末状态下的所述白色沉淀，并将白色沉淀的粉末搅拌溶解于丙酮溶液。

本发明实施方式中，所述获取干燥处理后粉末状态下的所述白色沉淀的方法包括但不限于机械粉碎法。将所述白色沉淀的粉末剧烈搅拌溶解于丙酮溶液，所述丙酮溶液在常温状态下为无色透明液体，搅拌的时长可以为6-8小时，以便白色沉淀充分溶解于丙酮溶液。

S107：将双三氟甲烷磺酰亚胺锂加入到溶解了白色沉淀的粉末的所述丙酮溶液中并搅拌使白色沉淀溶解于丙酮溶液中，形成第二混合溶液，所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂与聚二烯丙基二甲基双三氟甲烷磺酰亚胺铵之质量比为0％-20％。

本发明实施方式中，在所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂与聚二烯丙基二甲基双三氟甲烷磺酰亚胺铵之质量比为0％-20％的情况下制成的电解质膜，所述电解质膜的X射线衍射分析最高峰的强度范围包括(1245，2490)，所述电解质膜的电化学阻抗的实部范围包括(0,3.5M)。按重量分量计：若所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂与聚二烯丙基二甲基双三氟甲烷磺酰亚胺铵之质量比为15％，则所述电解质膜的X射线衍射分析最高峰的强度范围为(1245，1660)，所述电解质膜的电化学阻抗的实部范围为(0，500)。若所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂与聚二烯丙基二甲基双三氟甲烷磺酰亚胺铵之质量比为20％，则所述电解质膜的X射线衍射分析最高峰的强度范围为(2075，2490)，所述电解质膜的电化学阻抗的实部范围为(0，250)。

S108：将所述第二混合溶液进行第二次干燥，得到电解质膜。

本发明实施方式中，在将所述第二混合溶液进行第二次干燥之前，所述方法可以包括：将所述第二混合溶液转移至有盖培养皿中。在室温下蒸发所述第二混合溶液，再将蒸发后的所述第二混合溶液进行真空干燥处理，在所述有盖培养皿底部得到电解质膜。将得到的所述电解质膜放置在真空箱中，并进行第三次干燥，用于除去附着在所述电解质膜上的剩余溶剂。所述第三次干燥的温度可以包括40-60摄氏度，所述第三次干燥的时长可以包括6-8小时。可以将电解质膜保存于手套箱中备用。所述手套箱是将高纯惰性气体充入箱体内，并循环过滤其中的活性物质的实验室设备。

本发明实施例提供的电解质膜制备方法，将15份双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶解于第一去离子水中形成双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶液，并将15份聚二烯丙基二甲基氯化铵溶解于第二去离子水中形成聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液；在所述聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液中滴入所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶液形成第一混合溶液；搅拌所述第一混合溶液至所述第一混合溶液中出现有白色沉淀，所述白色沉淀物为聚二烯丙基二甲基双三氟甲烷磺酰亚胺铵；分离所述第一混合溶液与所述白色沉淀，并用第三去离子水清洗所述白色沉淀；将清洗后的所述白色沉淀进行第一次干燥；获取干燥处理后粉末状态下的所述白色沉淀，并将白色沉淀的粉末搅拌溶解于丙酮溶液；将双三氟甲烷磺酰亚胺锂加入到溶解了白色沉淀的粉末的所述丙酮溶液中并搅拌使白色沉淀溶解于丙酮溶液中，形成第二混合溶液，所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂与聚二烯丙基二甲基双三氟甲烷磺酰亚胺铵之质量比为5％-20％；将所述第二混合溶液进行第二次干燥，得到电解质膜。利用本发明实施例，可以提高储能器件的性能。本发明实施例提供的电解质膜具有高离子电导率、高热稳定性，所述电解质膜在导电率、热稳定性以及工作电压等方面均能够满足实际柔性储能器件的应用。

图2为本发明实施例提供的X射线衍射分析图谱。应当理解，X射线衍射分析是指利用X射线在晶体物质中的衍射效应进行物质结构分析的技术。每一种结晶物质，都有其特定的晶体结构，包括点阵类型、晶面间距等参数。用具有足够能量的X射线照射试样(例如，本发明实施例所采用的试样为电解质膜)，试样中的物质受激发，会产生二次荧光X射线。晶体的晶面反射遵循布拉格方程：2dsinθ＝nλ。λ是X射线的波长，θ是衍射角，d是结晶面间隔，n是整数。波长λ可用已知的X射线衍射角测定，进而求得面间隔，即结晶内原子或离子的规则排列状态。将求出的衍射X射线强度和面间隔与已知的表对照，即可确定试样结晶的物质结构，此即定性分析。从衍射X射线强度的比较，可进行定量分析。如图2所示，横轴表示衍射角度，纵轴表示衍射X射线强度。在图2中分别列出了双三氟甲烷磺酰亚胺锂的X射线衍射分析图谱、双三氟甲烷磺酰亚胺锂质量比为0(纯电解质膜)时的电解质膜的X射线衍射分析图谱、加入双三氟甲烷磺酰亚胺锂的质量比为百分之五时的聚合物电解质的X射线衍射分析图谱、加入双三氟甲烷磺酰亚胺锂的质量比为百分之十时的聚合物电解质的X射线衍射分析图谱、加入双三氟甲烷磺酰亚胺锂的质量比为百分之十五时的聚合物电解质的X射线衍射分析图谱、加入双三氟甲烷磺酰亚胺锂的质量比为百分之二十时的聚合物电解质的X射线衍射分析图谱的情况(在图2中从下往上排列，也即图2中的最上面表示加入双三氟甲烷磺酰亚胺锂的质量比为百分之二十时的聚合物电解质的X射线衍射分析图谱)。由图2可以看出，随着双三氟甲烷磺酰亚胺锂的加入，双三氟甲烷磺酰亚胺锂的含量增加，图2中所示的峰型有明显改变，包括：所有的晶型峰强度降低且宽化，结晶度逐渐降低。说明随着双三氟甲烷磺酰亚胺锂添加比例的增大，电解质膜中的无定形材料比例增大，无定形度提升。当双三氟甲烷磺酰亚胺锂的质量比超过百分之十五时，所有的晶型峰的强度又开始增大，结晶度开始增大，无定形度开始降低。由此可见，当双三氟甲烷磺酰亚胺锂质量比为百分之十五时(如图2中从上往下数第二个图谱所示)，电解质膜的无定形度最佳。无定形材料的增加有利于离子导电的进行，因而双三氟甲烷磺酰亚胺锂的加入可提高电解质膜的导电性能。应当理解，对无定形合金的“无定形”的量度可以是无定形度。无定形度可根据结晶度的程度来进行测量。例如，在一实施方式中，具有低程度的结晶度的合金可被认为具有高的无定形度。

图3为本发明实施例提供的电解质膜的热重分析曲线。热重分析(Thermogravimetric Analysis，TG或TGA)是指在程序控制温度下测量待测样品的质量与温度变化关系的一种热分析技术，用来研究待测样品的热稳定性和组分。如图3所示，图中有五条曲线，分别对应双三氟甲烷磺酰亚胺锂质量比例为0(纯电解质膜)、百分之五、百分之十、百分之十五、百分之二十时的电解质膜的热重分析曲线。其中，横轴表示温度，纵轴表示相对剩余质量。未进行锂离子摻杂(未掺入双三氟甲烷磺酰亚胺锂)的电解质膜(纯电解质膜)的质量直到395℃出现下降。随着摻入的双三氟甲烷磺酰亚胺锂质量比的不断增大，双三氟甲烷磺酰亚胺阴离子增多，使得电解质膜的热解温度逐渐升高(图3中可以看出，摻入的双三氟甲烷磺酰亚胺锂质量比分别为百分之五、百分之十、百分之十五、百分之二十时，电解质膜的质量直到大于395℃时才出现下降)，即电解质膜的热稳定性逐渐增高。

图4A为本发明实施例提供的电解质膜的电化学阻抗图谱。图4B为将图4A选中区域进行放大的示意图。如图4A、图4B所示，随着锂离子质量比的增加(也即双三氟甲烷磺酰亚胺锂质量比的增加)，电解质膜中载流子数量以及迁移率都得到极大的提升，因此可以看到电解质膜的电阻呈数量级下降，室温下双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)质量比为20％的电解质膜的电导率达到了1.00×10^-3S cm^-1，可满足实际应用中柔性储能器件的要求。所述电导率是指用来描述物质中电荷流动难易程度的参数。

电解质膜的电导率可以通过下式计算得到：

其中：σ为电导率、R_b为体电阻、t为电解质膜厚、A为电极/电解质接触面积。本实施方式中，所述电极/电解质膜接触面积可以为0.785cm²。

图5为本发明实施例提供的电解质膜电导率变化曲线。电导率可用等式σ＝n_iq_iμ_i表示，其中n_i代表带电载流子数量，q_i代表带电离子电量，μ_i代表带电载流子和聚合物链段的迁移率。如图5所示，锂盐(也即双三氟甲烷磺酰亚胺锂)的加入一方面增大了载流子数量n_i，另一方面可减少聚合物链段的交缠，从而提升了载流子和聚合物链段的迁移率μ_i，因此电解质膜的电导率随锂离子的增多而增大。

图6为本发明实施例提供的不同质量比锂摻杂的电解质膜的极化电流随时间变化曲线。如图6所示，横轴表示时间(单位：秒)，纵轴表示电流(单位：微安)。图6分别列出了双三氟甲烷磺酰亚胺锂质量比为百分之十时的电解质膜的极化电流随时间变化曲线、双三氟甲烷磺酰亚胺锂质量比为百分之十五时的电解质膜的极化电流随时间变化曲线、双三氟甲烷磺酰亚胺锂质量比为百分之二十时的电解质膜的极化电流随时间变化曲线的情况(在图6中从下往上排列，也即图6最上面表示双三氟甲烷磺酰亚胺锂质量比为百分之二十时的电解质膜的极化电流随时间变化曲线)。为确定电解质膜中导电主体是离子还是电子，对不同电解质膜的极化电流进行测试，由图6中可看出，初始电流很高，但是很快就衰退下来，这是因为初始电流I_i由离子电流I_ions和电子电流I_ele共同组成，达到稳定态后，离子被固定在电极/电解质膜接触面，稳态电流I_f只由电子电流提供。离子迁移系数t_ion＝(I_i-I_f)/I_i，由图6中数据不难得到，电解质膜的离子迁移系数为0.96-0.99，故电解质膜主要通过离子迁移进行导电，双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)质量比为百分之二十时的电解质膜的离子迁移率达到了0.99，满足实际应用中离子设备应用的需求。

图7是本发明实施例提供的电解质膜的循环伏安特性曲线。如图7所示，横轴表示电压，纵轴表示电流。在图7中分别列出了双三氟甲烷磺酰亚胺锂质量比为百分之十时的电解质膜的循环伏安特性曲线、双三氟甲烷磺酰亚胺锂质量比为百分之十五时的电解质膜的循环伏安特性曲线、双三氟甲烷磺酰亚胺锂质量比为百分之二十时的电解质膜的循环伏安特性曲线的情况(在图7中从下往上排列，也即图7最上面表示双三氟甲烷磺酰亚胺锂质量比为百分之二十时的电解质膜的循环伏安特性曲线)。可以看出随着双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)浓度的增加，离子电导率增大，电解质薄膜的工作电压从-2.5V～2.5V增加到-3.5V～3.5V，充分满足柔性电容器的要求。

图8是本发明实施例提供的电解质膜的示意图。如图8所示，电解质膜呈半透明状，并且具有良好的机械性能。将所述电解质膜进行弯曲操作，可以发现，所述电解质膜在弯曲操作后没有裂纹产生。

实施例

为让本发明更明显易懂，以下特举较佳实施例，作详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。凡在本发明的精髓和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

实施例1：

将15g的双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶解于50ml去离子水中形成双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶液，并将15g的聚二烯丙基二甲基氯化铵溶解50ml去离子水中形成聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液；在所述聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液中滴入所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶液形成第一混合溶液；搅拌所述第一混合溶液至所述第一混合溶液中出现有白色沉淀，所述白色沉淀为聚二烯丙基二甲基双三氟甲烷磺酰亚胺铵；分离所述第一混合溶液与所述白色沉淀，并用去离子水清洗所述白色沉淀，去除多余氯化锂；将清洗后的所述白色沉淀以100℃干燥24小时；获取干燥处理后粉末状态下的所述白色沉淀，并将5g的白色沉淀的粉末搅拌溶解于丙酮溶液；将0.25g的双三氟甲烷磺酰亚胺锂加入到溶解了白色沉淀的粉末的所述丙酮溶液中并搅拌6小时，形成第二混合溶液；干燥所述第二混合溶液，得到电解质膜。将得到的电解质膜放在真空干燥箱中以40摄氏度干燥6小时，最后可以将得到的电解质膜保存于手套箱中备用。在上述实施例1的电解质膜制备过程中，掺入双三氟甲烷磺酰亚胺锂的质量比为百分之五(也即所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂与白色沉淀的质量比为5％，0.25/5)。

根据电解质膜的X射线衍射分析图谱中可以看出，掺入双三氟甲烷磺酰亚胺锂的质量比为百分之五时，最高峰的强度范围为(2075,2490)。根据对电解质膜进行热重分析得到的曲线中可以看出，掺入双三氟甲烷磺酰亚胺锂的质量比为百分之五时的电解质的质量直到大于395℃时出现下降。根据电解质膜的电化学阻抗图谱，以电化学阻抗的实部为例，掺入双三氟甲烷磺酰亚胺锂的质量比为百分之五时的电解质的电化学阻抗的实部范围在(0,700k)之间(电化学阻抗为向量，可以用复数形式表示。复数由实部和虚部组成)。

实施例2：

将15g的双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶解于50ml去离子水中形成双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶液，并将15g的聚二烯丙基二甲基氯化铵溶解于50ml去离子水中形成聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液；在所述聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液中滴入所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶液形成第一混合溶液；搅拌所述第一混合溶液至所述第一混合溶液中出现有白色沉淀，所述白色沉淀为聚二烯丙基二甲基双三氟甲烷磺酰亚胺铵；分离所述第一混合溶液与所述白色沉淀，并用去离子水清洗所述白色沉淀，去除多余氯化锂；将清洗后的所述白色沉淀以110℃干燥24小时；获取干燥处理后粉末状态下的所述白色沉淀，并将5g的白色沉淀的粉末搅拌溶解于丙酮溶液；将0.5g的双三氟甲烷磺酰亚胺锂加入到溶解了白色沉淀的粉末的所述丙酮溶液中并搅拌7小时，形成第二混合溶液；干燥所述第二混合溶液，得到电解质膜。将得到的电解质膜放在真空干燥箱中以50摄氏度干燥7小时，最后可以将得到的电解质膜保存于手套箱中备用。在上述实施例2的电解质膜制备过程中，掺入双三氟甲烷磺酰亚胺锂与聚二烯丙基二甲基双三氟甲烷磺酰亚胺铵的质量比为百分之十(0.5/5＝0.1)。

根据电解质膜的X射线衍射分析图谱中可以看出，掺入双三氟甲烷磺酰亚胺锂的质量比为百分之十时，最高峰的强度范围为(1660,2075)。根据对电解质膜进行热重分析得到的曲线中可以看出，掺入双三氟甲烷磺酰亚胺锂的质量比为百分之十时的电解质的质量直到大于395℃时出现下降。根据电解质膜的电化学阻抗图谱，以电化学阻抗的实部为例，掺入双三氟甲烷磺酰亚胺锂的质量比为百分之十时的电解质的电化学阻抗的实部范围在(0,6000)之间。

实施例3：

将15g的双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶解于50ml去离子水中形成双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶液，并将15g的聚二烯丙基二甲基氯化铵溶解于50ml去离子水中形成聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液；在所述聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液中滴入所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶液形成第一混合溶液；搅拌所述第一混合溶液至所述第一混合溶液中出现有白色沉淀，所述白色沉淀为聚二烯丙基二甲基双三氟甲烷磺酰亚胺铵；分离所述第一混合溶液与所述白色沉淀，并用去离子水清洗所述白色沉淀，去除多余氯化锂；将清洗后的所述白色沉淀以120℃干燥24小时；获取干燥处理后粉末状态下的所述白色沉淀，并将5g的白色沉淀的粉末搅拌溶解于丙酮溶液；将0.75g的双三氟甲烷磺酰亚胺锂加入到溶解了白色沉淀的粉末的所述丙酮溶液中并搅拌8小时，形成第二混合溶液；干燥所述第二混合溶液，得到电解质膜。将得到的电解质膜放在真空干燥箱中以60摄氏度干燥8小时，最后可以将得到的电解质膜保存于手套箱中备用。在上述实施例3的电解质膜制备过程中，掺入双三氟甲烷磺酰亚胺锂与聚二烯丙基二甲基双三氟甲烷磺酰亚胺铵的质量比为百分之十五(0.75/5＝0.15)。

根据电解质膜的X射线衍射分析图谱中可以看出，掺入双三氟甲烷磺酰亚胺锂的质量比为百分之十五时，最高峰的强度范围(1245,1660)。根据对电解质膜进行热重分析得到的曲线中可以看出，掺入双三氟甲烷磺酰亚胺锂的质量比为百分之十五时的电解质的质量直到大于395℃时出现下降。根据电解质膜的电化学阻抗图谱，以电化学阻抗的实部为例，掺入双三氟甲烷磺酰亚胺锂的质量比为百分之十五时的电解质的电化学阻抗的实部范围在(0,500)之间。

实施例4：

将15g的双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶解于50ml去离子水中形成双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶液，并将15g的聚二烯丙基二甲基氯化铵溶解于50ml去离子水中形成聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液；在所述聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液中滴入所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶液形成第一混合溶液；搅拌所述第一混合溶液至所述第一混合溶液中出现有白色沉淀，所述白色沉淀为聚二烯丙基二甲基双三氟甲烷磺酰亚胺铵；分离所述第一混合溶液与所述白色沉淀，并用去离子水清洗所述白色沉淀，去除多余氯化锂；将清洗后的所述白色沉淀以120℃干燥24小时；获取干燥处理后粉末状态下的所述白色沉淀，并将5g的白色沉淀的粉末搅拌溶解于丙酮溶液；将1g的双三氟甲烷磺酰亚胺锂加入到溶解了白色沉淀的粉末的所述丙酮溶液中并搅拌8小时，形成第二混合溶液；干燥所述第二混合溶液，得到电解质膜。将得到的电解质膜放在真空干燥箱中以55摄氏度干燥8小时，最后可以将得到的电解质膜保存于手套箱中备用。在上述实施例4的电解质膜制备过程中，掺入双三氟甲烷磺酰亚胺锂与聚二烯丙基二甲基双三氟甲烷磺酰亚胺铵的质量比为百分之二十(1/5＝0.2)。

根据电解质膜的X射线衍射分析图谱中可以看出，掺入双三氟甲烷磺酰亚胺锂的质量比为百分之二十时，最高峰的强度范围(2075,2490)。根据对电解质膜进行热重分析得到的曲线中可以看出，掺入双三氟甲烷磺酰亚胺锂的质量比为百分之二十时的电解质的质量直到大于395℃时出现下降。根据电解质膜的电化学阻抗图谱，以电化学阻抗的实部为例，掺入双三氟甲烷磺酰亚胺锂的质量比为百分之二十时的电解质的电化学阻抗的实部范围在(0,250)之间。

综合实施例1至4中的电解质膜，可得：根据电解质膜的X射线衍射分析图谱中可以看出，掺入双三氟甲烷磺酰亚胺锂的质量比为百分之零时，晶型峰的强度较高，最高峰的强度范围为(2075,2490)。可以理解的是，随着双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)的加入，电解质膜的无定形度得到提升，也即电解质膜的导电性能得到提高。

根据对电解质膜进行热重分析得到的曲线中可以看出，未进行锂离子掺杂(未掺入双三氟甲烷磺酰亚胺锂)的电解质的质量直到395℃时出现下降。而进行锂离子掺杂(掺入双三氟甲烷磺酰亚胺锂)的电解质的质量直到大于395℃时出现下降。可以理解的是，随着双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)的加入，电解质膜的热稳定性得到提升。

根据电解质膜的电化学阻抗图谱可以得到，随着双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)的加入，电解质膜的电化学阻抗呈现下降趋势(电解质膜中载流子数量以及迁徙率都得到提升)，可满足应用中柔性储能器件的要求。

对于本领域技术人员而言，显然本发明实施例不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明实施例的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明实施例。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明实施例的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明实施例内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上实施方式仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明实施例的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电解质膜制备方法，其特征在于，所述电解质膜制备方法包括：

将15份双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶解于第一去离子水中形成双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶液，并将15份聚二烯丙基二甲基氯化铵溶解于第二去离子水中形成聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液；

在所述聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液中滴入所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶液形成第一混合溶液；

搅拌所述第一混合溶液至所述第一混合溶液中出现有白色沉淀，所述白色沉淀物为聚二烯丙基二甲基双三氟甲烷磺酰亚胺铵；

分离所述第一混合溶液与所述白色沉淀，并用第三去离子水清洗所述白色沉淀；

将清洗后的所述白色沉淀进行第一次干燥；

获取干燥处理后粉末状态下的所述白色沉淀，并将白色沉淀的粉末搅拌溶解于丙酮；

将双三氟甲烷磺酰亚胺锂加入到溶解了白色沉淀的粉末的所述丙酮溶液中并搅拌使白色沉淀溶解于丙酮溶液中，形成第二混合溶液，其中，双三氟甲烷磺酰亚胺锂与聚二烯丙基二甲基双三氟甲烷磺酰亚胺铵之质量比为0％-20％；

将所述第二混合溶液进行第二次干燥，得到电解质膜。

2.根据权利要求1所述的电解质膜制备方法，其特征在于，所述在所述聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液中滴入所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶液形成第一混合溶液的化学反应方程为：

nLiN(CF₃SO₂)₂+(C₈H₁₆NCl)_n＝(C₈H₁₆NN(CF₃SO₂)₂)_n+nLiCl

其中，所述聚二烯丙基二甲基双三氟甲烷磺酰亚胺铵为白色沉淀，通过固液分离法分离出白色沉淀，并利用第三去离子水清除白色沉淀上的多余氯化锂。

3.根据权利要求1所述的电解质膜制备方法，其特征在于，所述电解质膜的X射线衍射分析最高峰的强度范围为(1245，2490)，所述电解质膜的电化学阻抗的实部范围为(0,3.5M)。

4.根据权利要求1所述的电解质膜制备方法，其特征在于，按重量分量计：所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂与聚二烯丙基二甲基双三氟甲烷磺酰亚胺铵之质量比为15％。

5.根据权利要求4所述的电解质膜制备方法，其特征在于，所述电解质膜的X射线衍射分析最高峰的强度范围为(1245，1660)，所述电解质膜的电化学阻抗的实部范围为(0，500)。

6.根据权利要求1所述的电解质膜制备方法，其特征在于，按重量分量计：所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂与聚二烯丙基二甲基双三氟甲烷磺酰亚胺铵之质量比为20％。

7.根据权利要求6所述的电解质膜制备方法，其特征在于，所述电解质膜的X射线衍射分析最高峰的强度范围为(2075，2490)，所述电解质膜的电化学阻抗的实部范围为(0，250)。

8.根据权利要求1所述的电解质膜制备方法，其特征在于，所述第一次干燥的温度为100-140摄氏度，时长为24小时。

9.根据权利要求1所述的电解质膜制备方法，其特征在于，所述搅拌时长为6-8小时。

10.根据权利要求1所述的电解质膜制备方法，其特征在于，在所述得到电解质膜之后，所述方法包括：

将所述电解质膜进行第三次干燥，所述第三次干燥的温度为40-60摄氏度，时长为6-8小时。