1.一种用于固态锂离子电池两性型凝胶电解质,其特征在于,该固态锂离子电池两性型凝胶电解质化学结构式如下:
该电解质的制备方法包括如下步骤:
步骤1、两性基团单体VIPS(3‑(1‑乙烯基‑3‑咪唑啉)‑丙磺酸盐)的合成:1‑乙烯基咪唑和1,3‑丙磺酸内酯溶解到丙酮中,形成的溶液在的氮气氛围下加入到1‑乙烯基咪唑的丙酮溶液中,得到第一混合溶液,将第一混合溶液在室温下搅拌均匀,所得白色粉末状固体在丙酮中洗涤三次,最后在室温下真空干燥,得到两性基团单体VIPS(3‑(1‑乙烯基‑3‑咪唑啉)‑丙磺酸盐);
步骤2、[VIPS][LiTFSI]的合成:将步骤1中的VIPS(3‑(1‑乙烯基‑3‑咪唑啉)‑丙磺酸盐)溶解到少量甲醇中;等摩尔量的LiTFSI加到VIPS的甲醇溶液中,得到第二混合溶液,第二混合溶液在室温下搅拌,旋转蒸发去除甲醇后,获得的粘性溶液,室温下真空干燥箱中干燥并得到含有两性基团的单体[VIPS][LiTFSI]);
步骤3、两性基团和共聚物P(MEA/[VIPS][LiTFSI])的合成:将步骤(2)中含有两性基团的单体[VIPS][LiTFSI])、单体MEA(N‑(2‑甲氧基乙基)丙‑2‑烯酰胺)、引发剂DEAP(1,2‑二乙氧基苯乙酮)、交联剂PEGDA(聚乙二醇二丙烯酸酯)溶于合适比例的DME(乙二醇二甲醚)和DOL(1,3‑二氧环戊烷)中,将上述混合溶液搅拌后,将搅拌后的混合溶液装入试剂瓶中转入充满氩气手套箱中,采用原位聚合的方法,在紫外灯下照射后引发得到共聚物粗产物P(MEA/[VIPS][LiTFSI])),即得到两性基团和共聚P(MEA/[VIPS][LiTFSI])的粗产物;
步骤4、提纯共聚物两性基团和共聚物P(MEA/[VIPS][LiTFSI]):将步骤(3)中合成的两性基团和共聚物P(MEA/[VIPS][LiTFSI])的粗产物,放到透析袋中透析,确保未反应的杂质分子进行透析,得到无色共聚物的溶液,用低温冻住后放在冷冻干燥机中干燥,得到无色乳状凝胶,即为提纯后的两性基团和共聚物P(MEA/[VIPS][LiTFSI]);
步骤5、有序离子通道的两性型凝胶电解质的制备:将步骤(4)中得到的提纯后的凝胶,LiTFSI(双三氟甲烷磺酰亚胺锂),DME(乙二醇二甲醚)和DOL(1,3‑二氧环戊烷)按照一定的摩尔比溶解后加热得到高分子有机溶液,搅拌均匀后得到液态有序离子通道两性型高分子电解液;在室温下真空放置,得到有序离子通道两性型凝胶电解质。
2.根据权利要求1所述的一种用于固态锂离子电池两性型凝胶电解质,其特征在于,所述步骤1中1‑乙烯基咪唑和1,3‑丙磺酸内酯的比例为1:1;丙酮溶液的体积不少于1‑乙烯基咪唑和1,3‑丙磺酸内酯总和的10倍。
3.根据权利要求1所述的一种用于固态锂离子电池两性型凝胶电解质,其特征在于,所述步骤1中第一混合溶液在搅拌温度为25‑30℃,反应时间不少于72h,真空干燥时间为36h。
4.根据权利要求1所述的一种用于固态锂离子电池两性型凝胶电解质,其特征在于,所述在所述步骤2中甲醇和VIPS质量比为1:1.5,甲醇和LiTFSI质量比为1:1。
5.根据权利要求1所述的一种用于固态锂离子电池两性型凝胶电解质,其特征在于,所述所述步骤2中搅拌时长为24h,干燥时间为24h。
6.根据权利要求1所述的一种用于固态锂离子电池两性型凝胶电解质,其特征在于,所述所述步骤3中混合物包括单体MEA、氧化还原单体VIPS、光引发剂DEAP、交联剂PEGDA,且四种物料的质量投料比为1000:1000:10:50。
7.根据权利要求1所述的一种用于固态锂离子电池两性型凝胶电解质,其特征在于,所述所述步骤3中DME(乙二醇二甲醚)、DOL(1,3‑二氧环戊烷)、氧化还原单体VIPS比例为
1500:1500:1000。
8.根据权利要求1所述的一种用于固态锂离子电池两性型凝胶电解质,其特征在于,所述步骤3中搅拌混合时间3h;紫外灯为365nm,紫外灯照射时间为20min。
9.根据权利要求1所述的一种用于固态锂离子电池两性型凝胶电解质,其特征在于,所述述步骤4中两性基团和共聚P(MEA/[VIPS][LiTFSI])的粗产物透析时间为2‑3周,每隔24h更换一次透析液,透析液为蒸馏水;无色乳状凝胶P(MEA/[VIPS][LiTFSI])共聚物溶液冷冻干燥时间为36‑72h。
10.根据权利要求1所述的一种用于固态锂离子电池两性型凝胶电解质,其特征在于,所述步骤5中,LiTFSI(双三氟甲烷磺酰亚胺锂),DME(乙二醇二甲醚)和DOL(1,3‑二氧环戊烷)比例为800:1200:1500,加热得到高分子有机溶液的加热温度为56℃,反应时长12h;室温下真空放置的时间为24h。