【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固态电解质，尤其涉及一种基于离子液体的固态电解质及其制备方法。
技术介绍
1、随着科技的发展，电池的应用越来越广泛，尤其是在电动汽车、储能系统等领域，对电池的性能要求也越来越高。传统的液态电池由于存在漏液、易燃等安全隐患，且能量密度较低，已不能满足现代社会的需求。因此，固态电池因其高安全性、高能量密度等优点，成为了电池领域的研究热点。
2、a、现有无机固态电解质存在无机固态电解质与电极之间界面电阻大，多次循环容易分离以及柔韧性不足的问题。b、有机聚合物电解质，由于聚合物的玻璃化转变温度普遍较高，会导致聚合物链段运动较弱，进而离子迁移慢、电导率低，且不耐高电压。并且聚合物本身也没有完全解决安全不燃烧的本质问题。
3、为了提高电解质的电导率、锂离子迁移率、，采用离子液体与无机固态电解质复合，可以提高电解质的离子迁移率，但仍然存在柔韧性不足的缺陷。为了提高柔韧性，一般采用有机聚合物，例如peo、pvdf等与无机固态电解质复合提高柔韧性，但存在电池内阻大、离子电导率低、不耐受高压等的缺陷。
4、因此，如何得到一种既能提高电解质的柔韧性又能提高离子电导率的固态电解质及其制备方法是目前需要解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于离子液体的固态电解质及其制备方法，用于解决上述技术问题。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种基于离子液体的固态电解质，
4、
5、
6、所述电解质基体包含固态离子液体和聚合物；
7、所述聚合物包含聚离子液体和聚氧化乙烯、聚1,3-二氧五环、聚合碳酸乙烯亚乙酯、聚偏二氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物和聚丙烯腈中的一种或几种的混合物。
8、进一步的，所述固态离子液体和聚合物的质量比为10～90:90～10。
9、进一步的，所述固态离子液体包含1,3-二甲基咪唑双氟磺酰亚胺盐、n,n-二甲基吡咯烷双三氟甲基磺酰亚胺盐、n,n-二甲基吡咯烷四氟硼酸盐、n-甲基-n-乙基吡咯烷双氟磺酰亚胺盐、n-甲基-n-乙基吡咯烷双三氟甲基磺酰亚胺盐、n,n-二甲基哌啶双氟磺酰亚胺盐、n,n-二甲基哌啶双三氟甲基磺酰亚胺盐、n-乙基-n-甲基哌啶双氟磺酰亚胺盐、n-乙基-n-甲基哌啶双三氟甲基磺酰亚胺盐、四甲基铵双氟磺酰亚胺盐、二甲基二乙基铵双氟磺酰亚胺盐、二甲基二乙基铵双三氟甲基磺酰亚胺盐、1,1-螺双吡咯烷双氟磺酰亚胺盐、1,1-螺双吡咯烷四氟硼酸盐、四乙基铵四氟硼酸盐、四乙基铵六氟磷酸盐、四丁基铵双三氟甲基磺酰亚胺盐和四丁基铵双氟磺酰亚胺盐中的一种或几种。
10、进一步的，所述聚离子液体包含聚1-乙烯基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐、聚1-乙烯基-3-甲基咪唑双氟磺酰亚胺盐、聚1-乙烯基-3-乙基咪唑六氟磷酸盐、聚1-乙烯基-3-乙基咪唑双氟磺酰亚胺盐、聚-1-乙烯基-3-乙基咪唑双(三氟甲基)磺酰亚胺盐、聚-1-乙烯基-3-丁基咪唑双(三氟甲基)磺酰亚胺盐、聚1-乙烯基-3-丁基咪唑双氟磺酰亚胺盐、聚1-烯丙基-3-甲基咪唑硫酸甲酯盐、聚1-烯丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、聚1-烯丙基-3-甲基咪唑双(三氟甲基)磺酰亚胺盐、聚-1-乙烯基-3-烯丙基咪唑双氟磺酰亚胺盐、聚1-乙烯基-3-烯丙基咪唑四氟硼酸盐、聚1-乙烯基-3-烯丙基咪唑六氟磷酸盐、聚-1-乙烯基-3-苄基咪唑双(三氟甲基)磺酰亚胺盐、聚二甲基烯丙基铵双(三氟甲基)磺酰亚胺盐、聚二甲基二烯丙基铵双氟磺酰亚胺盐、聚1-(4-烯丙基苄基)-3-乙基咪唑双(三氟甲基)磺酰亚胺盐、聚1-(环氧丙基)-3-甲基咪唑双(三氟甲基)磺酰亚胺盐、聚1-(环氧丙基)-3-甲基咪唑双氟磺酰亚胺盐、和聚3-丁基-1-(2-(甲基丙烯酰氧基)乙基)咪唑双(三氟甲基)磺酰亚胺盐中的一种或几种。
11、进一步的，所述增塑剂包含液态离子液体、聚乙二醇、三聚甲醛、丁二腈和1,2-二甲氧基乙烷中的一种或几种；
12、所述锂盐包含二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、高氯酸锂和四氟硼酸锂中的一种或几种。
13、进一步的，所述液态离子液体由以下阴离子和阳离子组成的一种或多种离子液体复配而成：
14、所述阳离子包含1-乙基-3-甲基咪唑阳离子、1-丙基-3-甲基咪唑阳离子、1-丁基-3-甲基咪唑阳离子、1-乙基甲氧基-3-甲基咪唑阳离子、1-乙基-3-甲基吡咯烷阳离子、1-丙基-3-甲基吡咯烷阳离子、1-丁基-3-甲基吡咯烷阳离子、1-乙基甲氧基-3-甲基吡咯烷阳离子、n-乙基-n-甲基哌啶阳离子、n-丙基-n-甲基哌啶阳离子、n-丁基-n-甲基哌啶阳离子或n-乙基甲氧基-n-甲基哌啶阳离子；
15、所述阴离子包含双氟磺酰亚胺、双三氟甲基磺酸亚酰胺、六氟磷酸、二草酸硼酸、三氟甲磺酸、四氟硼酸或高氯酸。
16、进一步的，所述有机框架材料包含zif-67、zif-8、tppa-so3li、dmtha-si-li、tapt-dmtp和tapt-dva中的一种或几种。
17、本专利技术提供了一种基于离子液体的固态电解质的制备方法，包括以下步骤：
18、1)将固态离子液体、聚合物、锂盐、增塑剂和有机框架材料混合于有机溶剂中，溶解或分散均匀得到混合液；
19、2)将混合液倒入模具蒸去有机溶剂，最后抽空烘干除去水分，得到膜，即为基于离子液体的固态电解质。
20、进一步的，所述步骤1)中，混合在50～60℃下进行，混合的时间为1～3h；
21、所述步骤2)中，膜的厚度为100～500μm，烘干的温度为70～90℃。
22、进一步的，所述有机溶剂包含四氢呋喃、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺和n-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。
23、本专利技术的有益效果：
24、1、本专利技术的固态电解质在加热至150℃时重量下降小于1.0％，加热到300℃重量下降3.6％，高于固体电解质热稳定性的要求。
25、2、提高电导率和锂离子迁移数：本专利技术的固态电池电解质电导率在10-3～10-4s/cm，锂离子迁移数0.6～0.9。
26、3、固态电解质做成的电池200圈的容量保持率大于90％，充放电效率在99％以上。
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1.一种基于离子液体的固态电解质，其特征在于，包含以下质量份数的组分：
2.根据权利要求1所述的基于离子液体的固态电解质，其特征在于，所述固态离子液体和聚合物的质量比为10～90:90～10。
3.根据权利要求1或2所述的基于离子液体的固态电解质，其特征在于，所述固态离子液体包含1,3-二甲基咪唑双氟磺酰亚胺盐、N,N-二甲基吡咯烷双三氟甲基磺酰亚胺盐、N,N-二甲基吡咯烷四氟硼酸盐、N-甲基-N-乙基吡咯烷双氟磺酰亚胺盐、N-甲基-N-乙基吡咯烷双三氟甲基磺酰亚胺盐、N,N-二甲基哌啶双氟磺酰亚胺盐、N,N-二甲基哌啶双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-乙基-N-甲基哌啶双氟磺酰亚胺盐、N-乙基-N-甲基哌啶双三氟甲基磺酰亚胺盐、四甲基铵双氟磺酰亚胺盐、二甲基二乙基铵双氟磺酰亚胺盐、二甲基二乙基铵双三氟甲基磺酰亚胺盐、1,1-螺双吡咯烷双氟磺酰亚胺盐、1,1-螺双吡咯烷四氟硼酸盐、四乙基铵四氟硼酸盐、四乙基铵六氟磷酸盐、四丁基铵双三氟甲基磺酰亚胺盐和四丁基铵双氟磺酰亚胺盐中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的基于离子液体的固态电解质，其特征在于，所
5.根据权利要求4所述的基于离子液体的固态电解质，其特征在于，所述增塑剂包含液态离子液体、聚乙二醇、三聚甲醛、丁二腈和1,2-二甲氧基乙烷中的一种或几种；
6.根据权利要求5所述的基于离子液体的固态电解质，其特征在于，所述液态离子液体由以下阴离子和阳离子组成的一种或多种离子液体复配而成：
7.根据权利要求1或5或6所述的基于离子液体的固态电解质，其特征在于，所述有机框架材料包含ZIF-67、ZIF-8、TpPa-SO3Li、DMTHA-Si-Li、TAPT-DMTP和TAPT-DVA中的一种或几种。
8.权利要求1～7任意一项所述的基于离子液体的固态电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，混合在50～60℃下进行，混合的时间为1～3h；
10.根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂包含四氢呋喃、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。
...【技术特征摘要】
1.一种基于离子液体的固态电解质，其特征在于，包含以下质量份数的组分：
2.根据权利要求1所述的基于离子液体的固态电解质，其特征在于，所述固态离子液体和聚合物的质量比为10～90:90～10。
3.根据权利要求1或2所述的基于离子液体的固态电解质，其特征在于，所述固态离子液体包含1,3-二甲基咪唑双氟磺酰亚胺盐、n,n-二甲基吡咯烷双三氟甲基磺酰亚胺盐、n,n-二甲基吡咯烷四氟硼酸盐、n-甲基-n-乙基吡咯烷双氟磺酰亚胺盐、n-甲基-n-乙基吡咯烷双三氟甲基磺酰亚胺盐、n,n-二甲基哌啶双氟磺酰亚胺盐、n,n-二甲基哌啶双三氟甲基磺酰亚胺盐、n-乙基-n-甲基哌啶双氟磺酰亚胺盐、n-乙基-n-甲基哌啶双三氟甲基磺酰亚胺盐、四甲基铵双氟磺酰亚胺盐、二甲基二乙基铵双氟磺酰亚胺盐、二甲基二乙基铵双三氟甲基磺酰亚胺盐、1,1-螺双吡咯烷双氟磺酰亚胺盐、1,1-螺双吡咯烷四氟硼酸盐、四乙基铵四氟硼酸盐、四乙基铵六氟磷酸盐、四丁基铵双三氟甲基磺酰亚胺盐和四丁基铵双氟磺酰亚胺盐中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的基于离子液体的固态电解质，其特征在于，所述聚离子液体包含聚1-乙烯基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐、聚1-乙烯基-3-甲基咪唑双氟磺酰亚胺盐、聚1-乙烯基-3-乙基咪唑六氟磷酸盐、聚1-乙烯基-3-乙基咪唑双氟磺酰亚胺盐、聚-1-乙烯基-3-乙基咪唑双(三氟甲基)磺酰亚胺盐、聚-1-乙烯基-3-丁基咪唑双(三氟甲基)磺酰亚胺盐、聚1-乙烯基-3-丁基咪唑双氟磺酰亚胺盐、聚1-烯丙基-3-甲基咪唑硫酸甲酯盐、聚1-烯丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、聚1-烯丙基-3-甲基咪唑双(三氟甲基)磺酰亚胺盐、聚-1-乙烯基-3...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈珏锋，周志勇，范铃洁，李晓梦，祁钰倩，
申请(专利权)人：浙江蓝德能源科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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