CN113540559A - ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物固体电解质及制备 - Google Patents

ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物固体电解质及制备 Download PDF

Info

Publication number
CN113540559A
CN113540559A CN202110822564.3A CN202110822564A CN113540559A CN 113540559 A CN113540559 A CN 113540559A CN 202110822564 A CN202110822564 A CN 202110822564A CN 113540559 A CN113540559 A CN 113540559A
Authority
CN
China
Prior art keywords
zif
amps
pegmem
solid electrolyte
polymer solid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110822564.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113540559B (zh
Inventor
张锦芳
王媛媛
李晓峰
刘斌
李莹
李宁
胡胜亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
North University of China
Original Assignee
North University of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by North University of China filed Critical North University of China
Priority to CN202110822564.3A priority Critical patent/CN113540559B/zh
Publication of CN113540559A publication Critical patent/CN113540559A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113540559B publication Critical patent/CN113540559B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0565—Polymeric materials, e.g. gel-type or solid-type
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F283/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers provided for in subclass C08G
    • C08F283/06—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers provided for in subclass C08G on to polyethers, polyoxymethylenes or polyacetals
    • C08F283/065—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers provided for in subclass C08G on to polyethers, polyoxymethylenes or polyacetals on to unsaturated polyethers, polyoxymethylenes or polyacetals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0088—Composites
    • H01M2300/0094—Composites in the form of layered products, e.g. coatings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明公开了一种ZIF‑8@PEGMEM‑co‑AMPS‑Li单离子聚合物固体电解质及其制备方法。ZIF‑8@PEGMEM‑co‑AMPS‑Li单离子聚合物固体电解质的制备过程为：将ZIF‑8与2‑丙烯酰氨基‑2‑甲基‑1‑丙烷磺酸单体和甲基丙烯酸聚乙二醇甲醚酯单体混合后，通过自由基引发剂引发聚合反应，聚合反应完成后，采用氢氧化锂溶液锂化，沉降，即得具有良好的离子电导率、电化学窗口以及与电极接触界面相容性好等特点的ZIF‑8@PEGMEM‑co‑AMPS‑Li单离子聚合物固体电解质，能够有效克服现有技术所存在的缺陷。

Description

ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物固体电解质及制备
技术领域
本发明涉及一种固体电解质材料，特别涉及一种由PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物与ZIF-8原位复合形成的单离子基聚合物固态电解质，还涉及其制备方法，属于全固态锂离子电池技术领域。
背景技术
人类的生存和发展离不开能源，随着社会生产力的发展，人类对能源的需求迅速增长。锂离子电池作为新一代储能元件具有质量轻、循环寿命长、无记忆效应、无环境污染等优点，已广泛用于电动汽车、便携式电子设备、国防科技等领域；同时，采用具有更高能量密度的锂金属作为负极材料的锂金属电池也受到越来越多的关注。
目前，锂离子电池所采用的电解质大多为液态电解质，其中含有大量有机溶剂，具有易挥发、易泄露、有毒、易燃易爆等安全性问题，危及人身安全。同时，在锂金属电池的研发过程中，由于锂金属具有较高的反应活性，机械性能较差的液态电解质往往导致充放电过程中锂金属的不稳定沉积和枝晶生长的问题，造成电池性能下降、短路等一系列问题。这些都严重限制了锂电池产业的发展。
锂离子电池固态电解质因不使用溶剂并具备抑制锂枝晶的优势正被用以取代液态电解质。单离子导体聚合物电解质作为其中的一种固态电解质，其由一个聚合物主链和一个可自由移动并负责离子迁移的阴离子基团组成，其特殊的结构可使锂离子迁移稳定并且统一，但其单一结构的使用无法满足锂离子电池对离子电导率、电化学窗口等性能的整体要求。为了得到高电导率的单离子固态聚合物电解质，在聚合物电解质中加入固体无机填料形成复合电解质是一个突破口，与未加填料相比，单离子复合聚合物电解质的电导率有了明显提高，机械性能得到改善，与电极的界面稳定性增强，使其有可能成为高性能锂离子电池中新一代电解质材料。但现有单离子聚合物电解质的离子电导率、电化学窗口、以及其与电极接触界面的相容性仍有待进一步提高。
发明内容
针对现有技术中单离子基聚合物固态电解质存在的缺陷，本发明的第一个目的是在于提供一种由PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物与ZIF-8原位复合形成的单离子基聚合物固态电解质，其具有良好的离子电导率、电化学窗口以及与电极接触界面相容性好等特点，能够有效克服现有技术所存在的缺陷。
本发明的第二个目的是在于提供一种ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物固体电解质的制备方法，该方法操作简单、成本低，有利于大规模生产。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物固体电解质，其由PEGMEM-co-AMPS-Li聚合物包覆ZIF-8构成；
所述PEGMEM-co-AMPS-Li聚合物具有式1所示结构：
Figure BDA0003172499160000021
其中，m为10～100的整数，n为10～200的整数，k为18～19。
本发明的PEGMEM-co-AMPS-Li聚合物为无规共聚物，2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸锂单元和甲基丙烯酸聚乙二醇甲醚酯单元的比例需控制在适当的范围内，当m过低时，单离子导体聚合物电解质膜的柔韧性较差，锂离子的有效传输路径减少，当m过高时，单离子导体聚合物电解质膜的机械性能太差难以成型；相反，当n过低时，单离子导体聚合物中聚氧乙烯醚链段的结晶度较高，无法使锂离子进行更好的传输，当n过高时，单离子导体聚合物的刚性太大，亦影响电解质的成膜。
本发明的ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物固体电解质由ZIF-8与PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物原位复合得到，PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物引入了磺酸锂基团和聚氧乙烯醚基团，磺酸根阴离子负电荷离域相对较高，有利于提供锂离子，聚氧乙烯醚基团与锂离子的不断络合-解离来实现离子的迁移，而ZIF-8原位复合在PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物中，不但为聚合物提供力学支撑，同时可以将聚合物固定在有机框架中，借助ZIF-8独特的通道来促进锂离子的迁移。本发明的PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物关键是在于利用2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸(AMPS)与聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(PEGMEM)通过无规共聚得到，通过AMPS与PEGMEM无规共聚可以有效降低PEGMEM的结晶度，提高聚合物链段的柔顺性，特别是AMPS中含有大量短支链能够有效破坏聚合链的规整度，降低结晶性能，同时AMPS中含有磺酸基团可以和氢氧化锂发生锂化反应，可以将锂离子引入到共聚物中，特别是AMPS中引入的酰胺基团具有更高的极性，不但能够提高氢氧化锂的解离性能，使更多的锂离子进入基体内，同时有利于锂离子的有效传输，以提高聚氧乙烯醚的离子电导率。综上所述，本发明提供的聚合物电解质具有较高的离子电导率、离子迁移系数，同时具有较好的柔韧性，可以改善与电极材料的界面相容性。
本发明还提供了一种ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物固体电解质的制备方法，该方法包括以下步骤：
1)将ZIF-8与2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸单体和甲基丙烯酸聚乙二醇甲醚酯单体混合后，通过自由基引发剂引发聚合反应，得到ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS；
2)将ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS采用氢氧化锂溶液锂化，沉降，即得。
作为一个优选的方案，ZIF-8与2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸单体和甲基丙烯酸聚乙二醇甲醚酯单体总质量之比为1:20～40。更优选为1:30～35。
作为一个优选的方案，2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸单体和甲基丙烯酸聚乙二醇甲醚酯单体的摩尔比为1:1～5。更优选为1:3～5。
作为一个优选的方案，所述聚合物反应的条件为：在60～80℃温度下反应6～9h。
作为一个优选的方案，所述锂化的条件为：在30～40℃温度下反应10～14h；所述氢氧化锂溶液的浓度为0.5～1.5molL-1。氢氧化锂溶液可以为氢氧化锂水溶液或者是醇溶液，如甲醇溶液或乙醇溶液，优选为甲醇溶液。
作为一个优选的方案，所述自由基引发剂为偶氮二异丁腈。
本发明涉及的ZIF-8通过以下方法制备得到：将六水硝酸锌和1,2-二甲基咪唑分别溶于甲醇溶剂中，搅拌12～36h，搅拌制成浑浊乳液，离心分离，将所得固体用乙酸乙酯洗涤2～4次，60～80℃干燥12～36h，得到ZIF-8。
本发明的ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物固体电解质的制备方法：
1)将ZIF-8和(AMPS+PEGMEM＝1:1～5)的单体按质量比1:28～40放入三口烧瓶，以AIBN为引发剂，DMF为溶剂于三口烧瓶中与混合均匀，再在60～80℃水浴锅锅中反应6～8h，并有磁子搅拌，简单自由基聚合反应完全后得粘稠状的混合物ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS；
2)待步骤1)冷却至室温，将配置好的1molL-1LiOH的甲醇溶液，倒入三口烧瓶中，将水浴锅温度保持在30～40℃下搅拌10～14h，得ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS-Li。
3)将步骤2)溶于乙酸乙酯后再用石油醚沉淀，如此洗涤三次后得白色粘稠状的聚合物，再将其放于50～80℃的真空烘箱中烘12～36h。
4)待步骤3)产物烘干后，将其溶于适量的四氢呋喃溶剂中，倒入模具中，放于50～80℃的真空烘箱中烘12～24h，成膜。
与现有技术相比，本发明技术方案带来的技术效果：
1、本发明的ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物固体电解质通过原位聚合引入了ZIF-8能够改善聚合物电解质的力学性能，提高孔隙率，同时对离子电导率的增加有着积极的作用，赋予了聚合物固体电解质优异的力学性能与电化学稳定性，而PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物具有较好的柔顺性和低结晶性能，同时能够引入更多的锂离子并且可以提高锂离子的传输效率，综上所述，整个聚合物电解质具有较高的离子电导率、离子迁移系数，同时具有较好的柔韧性，可以改善与电极材料的界面相容性。
2、本发明的ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物固体电解质可以广泛用于锂离子电池，具有良好的离子电导率、电化学窗口以及与电极接触界面相容性好等特点，能够有效克服现有单离子聚合物电解质所存在的缺陷。
3、本发明的ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物固体电解质合成方法简单，原料成本较低，有利于大规模生产。
附图说明
图1 PEGMEM单体和AMPS单体，以及AMPS含量为35％的PEGMEM-co-AMPS共聚物红外图谱；图中化学位移在1680～1620cm-1处为PEGMEM和AMPS两种单体中C＝C振动吸收峰，聚合发生后C＝C双键消失，取而代之的是在1450cm-1的特征吸收峰，说明两种单体发生聚合。
图2实施例1的ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物固体电解质在不同温度下的电导率图谱。
图3实施例1的ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物固体电解质的电化学窗口测试结果图。
图4实施例1的ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物固体电解质80℃时的倍率性能。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
按以下步骤制备一种单离子纳米原位复合全固态电解质。
第(1)步，将2.964g的ZnNO3·6H2O和3.284g的1,2-二甲基咪唑分别溶于40mL的甲醇中。
第(2)步，将溶好ZnNO3·6H2O和1,2-二甲基咪唑，在常温下搅拌24h，搅拌制成浑浊乳液，离心分离。
第(3)步，将所得固体用乙酸乙酯洗涤3次，离心分离，70℃干燥24h，样品记作ZIF-8。
第(4)步，2.755g的PEGMEM溶于3mL乙酸乙酯，0.2073g的AMPS溶于2mL DMF。
第(5)步，称取0.096g ZIF-8，0.0256g AIBN，倒入三口烧瓶中，将第(4)步所得溶液倒入三口烧瓶中混合搅拌均匀。
第(6)步，在有氮气保护气氛下，在70℃水浴锅锅中反应8h，并有磁子搅拌，简单自由基聚合反应完全后得粘稠状的混合物ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS。
第(7)步，待第(6)步冷却至室温，将配置好的1molL-1LiOH的甲醇溶液，倒入三口烧瓶中，将水浴锅温度保持在40℃下搅拌12h，得ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS-Li。
第(8)步，将其溶于乙酸乙酯后再用石油醚沉淀，如此洗涤三次后得白色粘稠状的聚合物，再将放于60℃的真空烘箱中烘24h。
第(9)步，将第(8)步溶于适量的四氢呋喃溶剂中，倒入模具中，放于60℃的真空烘箱中烘24h，成膜。80℃，离子电导率为6.94×10-5S/cm，离子迁移数达到0.8，电化学窗口宽达5.4V，具有良好的倍率性能。
实施例2
第(1)步，2.755g的PEGMEM溶于3mL乙酸乙酯，0.2073g的AMPS溶于2mL DMF。
第(2)步，称取0.0836g ZIF-8(合成方法如实施例1)，0.0256g AIBN，倒入三口烧瓶中，将第(1)步倒入三口烧瓶中混合搅拌均匀。
第(3)步，在有氮气保护气氛下，在70℃水浴锅锅中反应8h，并有磁子搅拌，简单自由基聚合反应完全后得粘稠状的混合物ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS。
第(4)步，待第(3)步冷却至室温，将配置好的1molL-1LiOH的甲醇溶液，倒入三口烧瓶中，将水浴锅温度保持在40℃下搅拌12h，得ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS-Li。
第(5)步，将其溶于乙酸乙酯后再用石油醚沉淀，如此洗涤三次后得白色粘稠状的聚合物，再将放于60℃的真空烘箱中烘24h。
第(6)步，将第(5)步溶于适量的四氢呋喃溶剂中，倒入模具中，放于60℃的真空烘箱中烘24h，成膜。80℃，离子电导率为1.34×10-5S/cm。
实施例3
第(1)步，2.755g的PEGMEM溶于3mL乙酸乙酯，0.2073g的AMPS溶于2mL DMF。
第(2)步，称取0.0896g ZIF-8(合成方法如实施例1)，0.0256g AIBN，倒入三口烧瓶中，将第(1)步倒入三口烧瓶中混合搅拌均与。
第(3)步，在有氮气保护气氛下，在70℃水浴锅锅中反应8h，并有磁子搅拌，简单自由基聚合反应完全后得粘稠状的混合物ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS。
第(4)步，待第(3)步冷却至室温，将配置好的1molL-1LiOH的甲醇溶液，倒入三口烧瓶中，将水浴锅温度保持在40℃下搅拌12h，得ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS-Li。
第(5)步，将其溶于乙酸乙酯后再用石油醚沉淀，如此洗涤三次后得白色粘稠状的聚合物，再将放于60℃的真空烘箱中烘24h。
第(6)步，将第(5)步溶于适量的四氢呋喃溶剂中，倒入模具中，放于60℃的真空烘箱中烘24h，成膜。80℃，离子电导率为1.34×10-5S/cm。
实施例4
第(1)步，2.755g的PEGMEM溶于3mL乙酸乙酯，0.2073g的AMPS溶于2mL DMF。
第(2)步，称取0.101g ZIF-8(合成方法如实施例1)，0.0256g AIBN，倒入三口烧瓶中，将第(1)步倒入三口烧瓶中混合搅拌均匀。
第(3)步，在有氮气保护气氛下，在70℃水浴锅锅中反应8h，并有磁子搅拌，简单自由基聚合反应完全后得粘稠状的混合物ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS。
第(4)步，待第(3)步冷却至室温，将配置好的1molL-1LiOH的甲醇溶液，倒入三口烧瓶中，将水浴锅温度保持在40℃下搅拌12h，得ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS-Li。
第(5)步，将其溶于乙酸乙酯后再用石油醚沉淀，如此洗涤三次后得白色粘稠状的聚合物，再将放于60℃的真空烘箱中烘24h。
第(6)步，将第(5)步溶于适量的四氢呋喃溶剂中，倒入模具中，放于60℃的真空烘箱中烘24h，成膜。80℃，离子电导率为3.48×10-5S/cm。
实施例5
第(1)步，2.755g的PEGMEM溶于3mL乙酸乙酯，0.2073g的AMPS溶于2mL DMF。
第(2)步，称取0.116g ZIF-8(合成方法如实施例1)，0.0256g AIBN，倒入三口烧瓶中，将第(1)步倒入三口烧瓶中混合搅拌均匀。
第(3)步，在有氮气保护气氛下，在70℃水浴锅锅中反应8h，并有磁子搅拌，简单自由基聚合反应完全后得粘稠状的混合物ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS。
第(4)步，待第(3)步冷却至室温，将配置好的1molL-1LiOH的甲醇溶液，倒入三口烧瓶中，将水浴锅温度保持在40℃下搅拌12h，得ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS-Li。
第(5)步，将其溶于乙酸乙酯后再用石油醚沉淀，如此洗涤三次后得白色粘稠状的聚合物，再将放于60℃的真空烘箱中烘24h。
第(6)步，将第(5)步溶于适量的四氢呋喃溶剂中，倒入模具中，放于60℃的真空烘箱中烘24h，成膜。80℃，离子电导率为1.29×10-5 S/cm。
对比实施例1～5
以下对比实施例1～5直观地描述了PEGMEM-co-AMPS-Li在不同n和m嵌段比下，对单离子聚合物固体电解质的离子电导率的影响，n和m嵌段比需控制在适当的范围内才能使单离子聚合物固体电解质具有较高的离子电导率，同时也比较了PEGMEM-co-AMPS-Li与ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS-Li对单离子聚合物固体电解质电化学性能的影响，从电导率可以明显的看出，加了ZIF-8后电导率增大一个数量级。
具体的单离子聚合物电解质膜的制备过程参见实施例1，不同之处是不加入ZIF-8，且AMPS与PEGMEM的摩尔比分别为20:100、25:100、35:100、45:100、55:100，且分别获得单离子聚合物PEGMEM-co-AMPS-Li电解质膜(样品1～5)。表1 AMPS/PEGMEM不同比例下所得PEGMEM-co-AMPS-Li电解质膜在80℃的离子电导率
Figure BDA0003172499160000081

Claims (6)

1.一种ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物固体电解质，其特征在于：
由PEGMEM-co-AMPS-Li聚合物包覆ZIF-8构成；
所述PEGMEM-co-AMPS-Li聚合物具有式1所示结构：
Figure FDA0003172499150000011
其中，m为10～100的整数，n为10～200的整数，k为18～19。
2.权利要求1所述的一种ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物固体电解质的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将ZIF-8与2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸单体和甲基丙烯酸聚乙二醇甲醚酯单体混合后，通过自由基引发剂引发聚合反应，得到ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS；
2)将ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS采用氢氧化锂溶液锂化，沉降，即得。
3.根据权利要求2所述的一种ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物固体电解质的制备方法，其特征在于：ZIF-8与2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸单体和甲基丙烯酸聚乙二醇甲醚酯单体总质量之比为1:20～40。
4.根据权利要求2或3所述的一种ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物固体电解质的制备方法，其特征在于：2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸单体和甲基丙烯酸聚乙二醇甲醚酯单体的摩尔比为1:1～5。
5.根据权利要求2所述的一种ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物固体电解质的制备方法，其特征在于：所述聚合物反应的条件为：在60～80℃温度下反应6～9h。
6.根据权利要求2所述的一种ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物固体电解质的制备方法，其特征在于：所述锂化的条件为：在30～40℃温度下反应10～14h；所述氢氧化锂溶液的浓度为0.5～1.5molL-1。
CN202110822564.3A 2021-07-21 2021-07-21 ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物固体电解质及制备 Active CN113540559B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110822564.3A CN113540559B (zh) 2021-07-21 2021-07-21 ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物固体电解质及制备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110822564.3A CN113540559B (zh) 2021-07-21 2021-07-21 ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物固体电解质及制备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113540559A true CN113540559A (zh) 2021-10-22
CN113540559B CN113540559B (zh) 2022-09-23

Family

ID=78100626

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110822564.3A Active CN113540559B (zh) 2021-07-21 2021-07-21 ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物固体电解质及制备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113540559B (zh)

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11106440A (ja) * 1997-10-03 1999-04-20 Sansui Kk 電解液固化用共重合体、電解液固化剤及び固体電解質
JP2004288470A (ja) * 2003-03-20 2004-10-14 Sumitomo Bakelite Co Ltd リチウムイオン伝導性ゲル状電解質
JP2004296335A (ja) * 2003-03-27 2004-10-21 Sumitomo Bakelite Co Ltd 高分子固体電解質二次電池
CN102276860A (zh) * 2011-04-29 2011-12-14 哈尔滨工业大学 互穿网络结构P(LiAMPS)基单离子传输凝胶聚合物电解质薄膜的制备方法
US20140171327A1 (en) * 2011-04-15 2014-06-19 Revolymer (U.K.) Limited Novel composite
CN104183869A (zh) * 2014-08-25 2014-12-03 江苏明魁高分子材料技术有限公司 锂单离子导电微孔电解质膜及其制备方法
CN105375070A (zh) * 2011-08-23 2016-03-02 株式会社日本触媒 凝胶电解质以及使用了该凝胶电解质的电池
US20160293943A1 (en) * 2015-03-30 2016-10-06 SolidEnergy Systems Composite coating systems and methods for lithium metal anodes in battery applications
CN106432630A (zh) * 2016-09-20 2017-02-22 黎明职业大学 一种α‑丙烯酰胺基‑ω‑甲氧基聚乙二醇／丙烯酸／2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸聚合物
CN107919496A (zh) * 2017-11-23 2018-04-17 齐鲁工业大学 一种利用原位聚合法制备半互穿网络结构的类单离子固态聚合物电解质的方法
CN111100249A (zh) * 2018-10-25 2020-05-05 比亚迪股份有限公司 单离子聚合物电解质及其制备方法和锂离子电池
WO2020171483A1 (ko) * 2019-02-21 2020-08-27 주식회사 유뱃 전기화학 소자 및 이의 제조방법
CN112072176A (zh) * 2020-09-28 2020-12-11 中北大学 一种单离子纳米复合固态电解质及其制备方法

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11106440A (ja) * 1997-10-03 1999-04-20 Sansui Kk 電解液固化用共重合体、電解液固化剤及び固体電解質
JP2004288470A (ja) * 2003-03-20 2004-10-14 Sumitomo Bakelite Co Ltd リチウムイオン伝導性ゲル状電解質
JP2004296335A (ja) * 2003-03-27 2004-10-21 Sumitomo Bakelite Co Ltd 高分子固体電解質二次電池
US20140171327A1 (en) * 2011-04-15 2014-06-19 Revolymer (U.K.) Limited Novel composite
CN102276860A (zh) * 2011-04-29 2011-12-14 哈尔滨工业大学 互穿网络结构P(LiAMPS)基单离子传输凝胶聚合物电解质薄膜的制备方法
CN105375070A (zh) * 2011-08-23 2016-03-02 株式会社日本触媒 凝胶电解质以及使用了该凝胶电解质的电池
CN104183869A (zh) * 2014-08-25 2014-12-03 江苏明魁高分子材料技术有限公司 锂单离子导电微孔电解质膜及其制备方法
US20160293943A1 (en) * 2015-03-30 2016-10-06 SolidEnergy Systems Composite coating systems and methods for lithium metal anodes in battery applications
CN106432630A (zh) * 2016-09-20 2017-02-22 黎明职业大学 一种α‑丙烯酰胺基‑ω‑甲氧基聚乙二醇／丙烯酸／2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸聚合物
CN107919496A (zh) * 2017-11-23 2018-04-17 齐鲁工业大学 一种利用原位聚合法制备半互穿网络结构的类单离子固态聚合物电解质的方法
CN111100249A (zh) * 2018-10-25 2020-05-05 比亚迪股份有限公司 单离子聚合物电解质及其制备方法和锂离子电池
WO2020171483A1 (ko) * 2019-02-21 2020-08-27 주식회사 유뱃 전기화학 소자 및 이의 제조방법
CN112072176A (zh) * 2020-09-28 2020-12-11 中北大学 一种单离子纳米复合固态电解质及其制备方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YAN DING等: "Pre-irradiation grafted single lithium-ion conducting polymer electrolyte based on poly(vinylidene fluoride)", 《SOLID STATE IONICS》 *
敖小虎等: "用于锂离子电池的有机无机杂化全固态聚合物电解质", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅰ辑》 *
王志豪: "高性能聚合物电解质的制备、表征及其在全固态锂电池中的应用", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅰ辑》 *
王旭尧等: "单离子导体聚合物电解质研究进展", 《新能源进展》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113540559B (zh) 2022-09-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103509153B (zh) 一种聚合物单离子电解质及其制备方法
Zhao et al. Gel polymer electrolyte based on polymethyl methacrylate matrix composited with methacrylisobutyl-polyhedral oligomeric silsesquioxane by phase inversion method
CN109608592B (zh) 一种聚离子液体固态电解质的交联聚合制备的方法
CN103367799B (zh) 一种全固态聚电解质薄膜及其制备和应用方法
CN103094611B (zh) 一种制备离子液体凝胶电解质的方法
Liao et al. Performance improvement of polyethylene-supported poly (methyl methacrylate-vinyl acetate)-co-poly (ethylene glycol) diacrylate based gel polymer electrolyte by doping nano-Al2O3
CN111533851A (zh) 一种聚合物电解质的制备方法及其在全固态电池中的应用
SE518564C2 (sv) Polymer elektrolyt, battericell innefattande elektrolyten, förfarande för framställning av elektrolyten samt användning av elektrolyten och battericellen
JP2012018909A (ja) 電解質及び電解質膜
CN103633367A (zh) 一种凝胶聚合物电解质和聚合物锂离子电池及其制备方法
CN112159507B (zh) 基于四臂聚氧化乙烯-聚合离子液体嵌段共聚物的固态电解质及其制备方法
CN112421046B (zh) 用于锂金属二次电池的单离子导电聚合物复合材料的制备方法
CN100513467C (zh) 一种多孔型凝胶聚合物电解质薄膜及其制备方法
CN111987354A (zh) 一种含peo侧链段的固态锂电池聚合物电解质及制备方法
CN111320753B (zh) 聚合物、聚合物电解质、聚合物电解质膜、非水电解液及锂离子电池
CN109273762B (zh) 一种离子液体/聚乙二醇修饰的氨基化石墨烯/聚合物凝胶电解质及其制备方法
CN113540559B (zh) ZIF-8@PEGMEM-co-AMPS-Li单离子聚合物固体电解质及制备
CN112072176B (zh) 一种单离子纳米复合固态电解质及其制备方法
CN114566700B (zh) 一种阻燃的聚合物电解质隔膜及其制备方法和应用
CN111326797B (zh) 液态聚合物电解质、聚合物电解质膜及锂离子电池
CN107293798A (zh) 氰乙基纤维素膜、氰乙基纤维素凝胶聚合物电解质及其制备方法
CN114350004A (zh) 一种具有半互穿网络结构的聚合物电解质及其制备方法
CN112979873A (zh) 多元共聚单离子聚合物电解质及其制备方法和应用
CN113707935B (zh) 一种多氟化基团聚合物固态电解质材料及其制备方法
CN108630987B (zh) 一种凝胶聚合物电解质及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant