一种层状明胶和PAM基聚合物电解质隔膜及其制备方法与应用技术

技术编号：41673009 阅读：2 留言：0更新日期：2024-06-14 15:29

本发明专利技术公开了一种层状明胶和PAM基聚合物电解质隔膜及其制备方法与应用，属于高分子材料领域，采用原位合成方法合成了分级聚合物电解质(HPE)。将明胶和过硫酸钾加入到ZnSO<subgt;4</subgt;和MnSO<subgt;4</subgt;的混合溶液中，然后进行充分搅拌，直到所有明胶和过硫酸钾溶解。在上述溶液中依次加入丙烯酰胺和N，N’‑亚甲基双丙烯酰胺。在此基础上，将混合物进行搅拌，得到HPE混合反应液。将该混合液注入隔膜上，加热，然后在隔膜中形成由明胶/PAM基固体电解质填充的结构。最后，将制备的聚合物膜浸泡在ZnSO<subgt;4</subgt;和MnSO<subgt;4</subgt;的混合溶液中，达到平衡状态，得到具有聚合物电解质的隔膜。得到聚合物电解质与隔膜进行复合后，可得到具有优异离子电导率的电池隔膜。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高分子材料，尤其是涉及一种层状明胶和pam基聚合物电解质隔膜及其制备方法与应用。

技术介绍

1、便携柔性和可穿戴是未来电子设备重要的发展趋势之一。作为电子设备中的能量来源，高性能的柔性储能器件对其开发和应用起着不可或缺的重要作用。在实际应用的过程中，柔性电子设备难免会遇到各种外界的冲击和破坏，比如弯折、扭转、碰撞、浸水、刺穿，甚至会遇到撕开、火烧、水洗等极端情况，这就使储能器件的安全性和可靠性面临极大的挑战。因此，开发一种高性能、长循环、高柔性，同时在不同条件(弯曲、扭转、碰撞、水洗、火烧或刺穿)下仍可工作的储能器件成为这一领域的关注重点。

2、相比传统的锂离子电池，可充电的锌离子电池利用偏中性的锌盐作为电解液，不仅制作简单、成本较低，而且安全无毒、比容量较高，避免了传统锂基电池易燃易爆的风险，对柔性电子设备来说是一种不错的选择。但由于缺乏一种耐盐性强、高导离子率、高稳定性的聚合物电解质，柔性固态锌离子电池的开发和应用受到极大的制约。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种层状明胶和pam基聚合物电解质隔膜及其制备方法与应用，电解质具有高导离子率、高保液性、高耐盐性，为柔性固态锌离子电池的开发和应用提供了新思路。

2、本专利技术是这样实现的，一种层状明胶和pam基聚合物电解质隔膜的制备方法，包括以下步骤：

3、(1)将明胶和引发剂加入到电解质溶液中,搅拌溶解,得到分散液；电解质溶液为znso4和mnso4的混合溶液；

4、(2)在分散液中依次加入丙烯酰胺和n，n’-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌得到hpe混合液；

5、(3)将混合液注入隔膜上，加热，在隔膜中形成由明胶和pam基固体电解质填充的结构；

6、(4)将制备的聚合物膜浸泡在znso4和mnso4的混合溶液中，达到平衡状态，得到层状明胶和pam基聚合物电解质隔膜。

7、所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵。

8、步骤(1)中加热40-50℃，充分搅拌2-6h，得到所述分散液。

9、步骤(2)中，加热至30-60℃并持续搅拌4-5h，得到所述hpe混合液。

10、步骤(3)中，加热温度为40-80℃，时间为4-6h。

11、步骤(4)中，平衡状态时间为3-5h。

12、所述znso4和mnso4的混合溶液的摩尔浓度比(20-30)：1。

13、所述hpe混合液中，明胶：引发剂：丙烯酰胺的质量比为1：(0.005-0.02)：(1.5-3)，丙烯酰胺：n，n’-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为300：1。

14、上述的制备方法制得的层状明胶和pam基聚合物电解质隔膜。

15、上述的层状明胶和pam基聚合物电解质隔膜在超级电容器、离子导体和致动器中的应用。

16、本专利技术具有的优点和技术效果：采用原位合成方法，在天然生物高分子材料明胶上接枝吸水性的聚丙烯酰胺(pam)、加入无机盐，并与隔膜复合，得到一种高导离子率、高保液性、高耐盐性的多层次聚合物电解质，具有更好的生物相容性，化学稳定性好，吸液性好。

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【技术保护点】

1.一种层状明胶和PAM基聚合物电解质隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述层状明胶和PAM基聚合物电解质隔膜的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵。

3.根据权利要求1所述层状明胶和PAM基聚合物电解质隔膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中加热40-50℃，充分搅拌2-6h，得到所述分散液。

4.根据权利要求1所述层状明胶和PAM基聚合物电解质隔膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，加热至30-60℃并持续搅拌4-5h，得到所述HPE混合液。

5.根据权利要求1所述层状明胶和PAM基聚合物电解质隔膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，加热温度为40-80℃，时间为4-6h。

6.根据权利要求1所述层状明胶和PAM基聚合物电解质隔膜的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，平衡状态时间为3-5h。

7.根据权利要求1所述层状明胶和PAM基聚合物电解质隔膜的制备方法，其特征在于，所述ZnSO4和MnSO4的混合溶液的摩尔浓度比(20-30)：1。

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【技术特征摘要】

1.一种层状明胶和pam基聚合物电解质隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述层状明胶和pam基聚合物电解质隔膜的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵。

3.根据权利要求1所述层状明胶和pam基聚合物电解质隔膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中加热40-50℃，充分搅拌2-6h，得到所述分散液。

4.根据权利要求1所述层状明胶和pam基聚合物电解质隔膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，加热至30-60℃并持续搅拌4-5h，得到所述hpe混合液。

5.根据权利要求1所述层状明胶和pam基聚合物电解质隔膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，加热温度为40-80℃，时间为4-6h。

6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐盼弟，卢志威，李帅鹏，
申请(专利权)人：中电科蓝天科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：

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