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专利号: 2019113563089
申请人: 中国地质大学(武汉)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于磺化氧化石墨烯的单离子聚合物电解质隔膜,其特征在于:所述隔膜具有均一且致密的孔隙结构分布,孔隙率为55~57%,所述隔膜吸液率为138~141%;所述隔膜的o

拉伸强度为9.5~10.5MPa,伸长率为100~105 %,热分解温度为245~255  C;所述的基于磺化氧化石墨烯的单离子聚合物电解质隔膜采用下述方法制得,步骤如下:(1)制备单离子聚合物:将聚偏氟乙烯‑六氟丙烯共聚物溶解于无水氮甲基吡咯烷酮中形成聚合物溶液;然后按配比依次将无水氯化锂、4,4′‑二氨基二苯砜和双(4‑羰基苯磺酰基)酰亚胺、亚磷酸三o

苯酯和吡啶加入到所述聚合物溶液中,混匀后在80~120  C条件下反应4~8h,得到反应前o

驱体;再向所述反应前驱体中加入磺化氧化石墨烯,继续在80~120  C条件下剧烈搅拌反应4~8h,反应结束后,冷却,将反应液倒入甲醇溶液中析出沉淀,过滤,洗涤,干燥,获得所述的单离子聚合物;

(2)单离子聚合物的锂化:按配比将步骤(1)得到的单离子聚合物分散于氢氧化锂的水溶液中,室温下搅拌反应18~30h,然后干燥,获得聚合物锂盐;

(3)按配比将步骤(2)所述聚合物锂盐加入到二甲基甲酰胺,加热溶解,形成均一透明的溶液;然后将所得溶液超声除去气泡,再注射成溶液膜,加热至溶剂完全挥发,获得所述的基于磺化氧化石墨烯的单离子聚合物电解质隔膜。

2.根据权利要求1所述的基于磺化氧化石墨烯的单离子聚合物电解质隔膜,其特征在于:步骤(1)中所述磺化氧化石墨烯采用下述方法制得,步骤如下:将氧化石墨烯、(3‑疏基丙基)三甲氧基硅烷依次加入到无水四氢呋喃中,混匀后加热o

至40~80  C恒温反应18~30h,反应结束后,冷却至室温,过滤,向所得滤渣中加入双氧水溶液,继续在室温条件下反应18~30h,最后过滤,洗涤,干燥,获得所述的磺化氧化石墨烯。

3.根据权利要求2所述的基于磺化氧化石墨烯的单离子聚合物电解质隔膜,其特征在于:所述氧化石墨烯与(3‑疏基丙基)三甲氧基硅烷的质量比为1:10。

4.根据权利要求1所述的基于磺化氧化石墨烯的单离子聚合物电解质隔膜,其特征在于:步骤(1)中所述双(4‑羰基苯磺酰基)酰亚胺采用下述方法制得,步骤如下:按配比将对甲苯磺酰胺、氢氧化锂和水混合后加热溶解,然后按配比缓慢加入对甲苯o

磺酰氯,静置反应8~16h;反应结束后降温至40~50  C并调节体系pH值至中性,继续静置反应8~16h,反应结束后过滤,向所得滤液中滴加浓盐酸至无沉淀产生,过滤,将所得滤饼重结晶后冷却,低温静置,过滤,干燥,得到粗产物;将所述粗产物与水、氢氧化钾、高锰酸钾o

混匀,加热至90~100  C恒温反应8~16h,反应结束后静置,过滤,将所得滤液用浓盐酸多次析出后干燥,得到所述的双(4‑羰基苯磺酰基)酰亚胺。

5.根据权利要求4所述的基于磺化氧化石墨烯的单离子聚合物电解质隔膜,其特征在于:所述对甲苯磺酰胺与对甲苯磺酰氯的摩尔比为2:1。

6.根据权利要求4所述的基于磺化氧化石墨烯的单离子聚合物电解质隔膜,其特征在于:步骤(1)中所述聚偏氟乙烯‑六氟丙烯共聚物与4,4′‑二氨基二苯砜、无水氯化锂的用量比为(4~8)g:10 mmol:(1~3)g。

7.权利要求1~6任一项所述的基于磺化氧化石墨烯的单离子聚合物电解质隔膜的应用,其特征在于:用于锂离子电池。

8.一种锂离子电池,包括正极材料、负极材料、隔膜和电解质,其特征在于:所述隔膜为权利要求1~6任一项所述的基于磺化氧化石墨烯的单离子聚合物电解质隔膜。