【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合材料制备，具体涉及一种pi纤维基原位复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着现代电子设备向小型化、轻量化和高性能化方向发展，对能源存储系统的要求也越来越高。特别是在移动设备、电动汽车和智能穿戴等领域，对电池性能的需求不断增长。传统的液态电解质锂离子电池虽然已广泛应用于各个领域，但存在泄漏、易燃和热稳定性差等问题，限制了其在更广泛高温或极端环境下的应用。
2、为了解决这些问题，固态电解质应运而生。固态电解质由于其不可燃性和高热稳定性，被认为是提高电池安全性和能量密度的有效途径。然而，现有的固态电解质材料仍存在一些技术瓶颈，如离子电导率较低、与电极材料的界面兼容性差、制备工艺复杂等。例如，专利cn202010249181公开了一种复合凝胶固态电解质及其制备方法和全固态锂离子电池，但制备流程较为苛刻，需要使用真空反应釜和超临界成型装置。专利cn202110960082公开了一种通过冷压复合多层材料制备的聚合物固态电解质，但缺少无机填料的添加，导致锂离子迁移率较低，热稳定性不足。专利cn116344928a公开了一种以玻璃纤维作为载体的锂离子电池凝胶电解质的原位构筑方法，但玻璃纤维的拉伸力学性能较差，限制了其在柔性电子设备中的应用。专利cn202410124905.3涉及一种高性能复合聚合物电解质膜的制备及其应用，但采用的非原位聚合方法导致凝胶电解质和基体的结合能力较差，影响了电解质的整体性能。
3、综上所述，现有技术在固态电解质的离子电导率、热机械稳定性、制备工艺简便性以及与电极材料的
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种pi纤维基原位复合材料及其制备方法和应用，该pi纤维基原位复合材料具有高离子电导率和优异热机械性能。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种pi纤维基原位复合材料的制备方法，包括如下步骤：
4、s1、将对苯二胺粉末溶解于溶剂中，搅拌10-60min，得到oda溶液；
5、s2、在步骤s1得到的oda溶液中加入均苯四甲酸酐，持续搅拌，得到paa溶液；
6、s3、在步骤s2得到的paa溶液中加入压电陶瓷粉体，通过静电纺丝将上述混合溶液制成paa复合纳米纤维膜，经梯度加热处理得到pi纳米纤维膜；
7、s4、将锂盐和助剂按质量比(0.2-1.5):(0.5-4)混合均匀，得到原位聚合前驱体溶液；
8、s5、将步骤s4中得到的原位聚合前驱体溶液滴加到步骤s3中得到pi纳米纤维膜上，静置1h，得到pi纤维基原位复合材料。
9、优选的，步骤s1中将对苯二胺粉末以10-20wt%的重量百分比溶解于溶剂中，搅拌10-60min，得到oda溶液。
10、优选的，步骤s1中所述溶解苯二胺粉末的溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的一种。
11、优选的，步骤s3中所述压电陶瓷粉体粒径为50nm-500nm的batio3，nb2o5，ceo2，bi4ti3o12，knn，pzt中的一种。
12、优选的，步骤s3中所述静电纺丝条件为在15-100 kv的高压静电场中纺丝，注射器推进速度为10-1000 ml/h，纺丝间距10-80 cm，滚筒转速20-100 rpm。
13、优选的，步骤s3中所述梯度加热处理条件包括，将paa复合纳米纤维膜在100℃下干燥1-2h，升温，在5-10℃/min的加热速率下，分别在160℃、250℃和300℃加热0.5-2h。
14、优选的，步骤s4中所述锂盐为四氟硼酸锂、高氯酸锂、三氟甲磺酸锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂和六氟磷酸锂中一种或多种；
15、优选的，步骤s4中助剂包括助溶剂和/或引发剂，助溶剂和引发剂的质量比为(1.8-2.2):(0.01-0.02)。
16、优选的，所述助溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸丙烯酯和乙二醇二甲醚中一种或多种；引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或偶氮二异丁酸二甲酯一种或多种。
17、本专利技术还提供了一种如所述制备方法制备所得的pi纤维基原位复合材料。
18、本专利技术还提供了一种如所述制备方法制备所得的pi纤维基原位复合材料或所述的pi纤维基原位复合材料在固态电解质中的应用。
19、本专利技术采用静电纺丝技术，结合oda和pmda的化学反应制备paa溶液，在paa溶液中，引入了粒径为50nm-500nm的压电陶瓷粉体，以增强材料的介电性能。通过梯度加热，将paa复合纳米纤维膜转化为黄色的pi纳米纤维膜，确保纳米纤维膜的高强度和柔性。本专利技术通过精确配比锂盐、助剂（助溶剂和引发剂），形成化学性质稳定的前驱体溶液，通过严格的比例控制实现pi纤维基原位复合材料的高离子电导率和化学稳定性。通过将前驱体溶液滴加到pi纳米纤维膜上并静置，利用原位聚合反应在膜内形成均匀的pi纤维基原位复合材料，这种原位聚合技术不仅确保了复合材料的结构均匀性，而且赋予了材料优异的综合性能，包括高电导率、高机械强度和良好的热稳定性，满足了高性能固态电解质的需求。
20、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
21、1.本专利技术的pi纤维基原位复合材料，在室温条件下展现出1-5×10-4s/cm的高离子电导率，显著增强电池的导电性能，更高效地进行离子传输，在充放电过程中实现更快的响应速度和更高的能量转换效率，有助于提高电池的整体性能。
22、2.本专利技术的pi纤维基原位复合材料机械强度高达31 mpa，高机械强度使复合材料能够承受日常使用中的物理冲击和压力，延长电池的使用寿命，确保其在各种应用场景下的结构稳定性。
23、3.本专利技术的pi纤维基原位复合材料在100-160℃温度内，展现出卓越的耐热性，使得电池即使在高温或极端环境下也能保持稳定工作，拓宽其应用范围，特别是在高温工业应用或户外设备中，确保了电池的安全性和稳定性。
24、4.本专利技术通过引入pi纳米纤维膜，使复合材料具备良好的柔性，能够适应可穿戴设备和柔性电子设备的需求，柔性特性为电池设计提供了更大的灵活性，电池能够与复杂形状的设备表面贴合，同时保持其电化学性能。
25、下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
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1.一种PI纤维基原位复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述压电陶瓷粉体粒径为50nm-500nm的BaTiO3，Nb2O5，CeO2，Bi4Ti3O12，KNN，PZT中的一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述静电纺丝条件为在15-100 kV的高压静电场中纺丝，注射器推进速度为10-1000 mL/h，纺丝间距10-80 cm，滚筒转速20-100 rpm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述梯度加热处理条件包括，将PAA复合纳米纤维膜在100℃下干燥1-2h，升温，在5-10℃/min的加热速率下，分别在160℃、250℃和300℃加热0.5-2h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述锂盐为四氟硼酸锂、高氯酸锂、三氟甲磺酸锂、双三
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中助剂包括助溶剂和/或引发剂，助溶剂和引发剂的质量比为(1.8-2.2):(0.01-0.02)。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述助溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸丙烯酯和乙二醇二甲醚中一种或多种；引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或偶氮二异丁酸二甲酯一种或多种。
9.如权利要求1-8任一项所述制备方法制备所得的PI纤维基原位复合材料。
10.如权利要求1-8任一项所述制备方法制备所得的PI纤维基原位复合材料或权利要求9所述的PI纤维基原位复合材料在固态电解质中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种pi纤维基原位复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中所述溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中所述压电陶瓷粉体粒径为50nm-500nm的batio3，nb2o5，ceo2，bi4ti3o12，knn，pzt中的一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中所述静电纺丝条件为在15-100 kv的高压静电场中纺丝，注射器推进速度为10-1000 ml/h，纺丝间距10-80 cm，滚筒转速20-100 rpm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中所述梯度加热处理条件包括，将paa复合纳米纤维膜在100℃下干燥1-2h，升温，在5-10℃/min的加热速率下，分别在160℃、250...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈海垠，沈志斌，刘英琦，
申请(专利权)人：浙江柔荷新能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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