[發(fā)明專利]通過氣-液界面等離子體聚合制備聚合物薄膜的方法及從中制備的聚合物薄膜

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580057725.7
• 申請日: 2015-04-29
• 公開（公告）號: CN107075154B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發(fā)明（設計）人: 崔淏皙;陳國征
• 申請（專利權）人: 忠南大學校產學協(xié)力團
• 主分類號: C08J5/22
• 分類號: C08J5/22;C08J7/18;C08G65/48;C08J3/28
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳勝周

本發(fā)明涉及熱特性優(yōu)秀且適合于凝膠聚合物電解質的基質的等離子體聚合物薄膜的制備方法及通過所述方法制備的聚合物薄膜和適用所述聚合物薄膜的凝膠聚合物電解質和二次電池，更詳細地，涉及通過等離子體聚合制備聚合物薄膜的方法及通過所述方法制備的聚合物薄膜和適用所述聚合物薄膜的凝膠聚合物電解質和二次電池，所述聚合物薄膜的制備方法，其特征在于，向液態(tài)聚合物單體界面施加等離子體以進行聚合。

技術領域

本發(fā)明涉及熱特性優(yōu)秀且適合于凝膠聚合物電解質的基質的等離子體聚合物薄膜的制備方法及通過所述方法制備的聚合物薄膜和適用所述聚合物薄膜的凝膠聚合物電解質和二次電池。

背景技術

隨著電、電子、通信、電腦產業(yè)及電動汽車等的擴散，電子設備的小型化及輕量化得到需求，用作它們的能源的高能密度的電化學器件的相關研究正在活躍進行。二次電池是可實現(xiàn)高能密度的代表性電化學器件的例子，將外部的電能轉換為化學能的形態(tài)，儲存后必要時轉換為電能的裝置。二次電池與用過一次廢棄的一次電池相比，由于可通過充電反復使用，因此在經(jīng)濟、環(huán)境方面上十分有用。二次電池可列舉鉛充電器、鎳鎘電池、鎳電池、鋰電池等。

二次電池由陽極、陰極、防止因陽極和陰極的物理接觸而導致電短路的分離膜及對陽極和陰極之間的離子移動起到實質性作用的電解質形成。作為所述二次電池用電解質，主要使用在非水類有機溶劑中溶解鹽的液體電解質。但是，隨著因有機溶劑的揮發(fā)、漏液及電極物質的退化而導致的爆炸危險性等安全性問題被引起關注，針對聚合物電解質的關注隨之增大。

聚合物電解質可分為固體聚合物電解質和凝膠聚合物電解質。固體聚合物電解質在持有極性基的聚合物添加鹽而被離解的鹽的離子在聚合物內移動而呈現(xiàn)離子電導率，無需用于防止漏液的特殊結構，具有以膜形態(tài)容易加工并容易制作大面積電池的優(yōu)點。但是，離子電導率比起液體電解質十分小，僅以高溫運行型偶薄型電池等部分受限的用途開發(fā)。

凝膠聚合物電解質是將碳酸酯系列的非水系有機溶劑及鹽之類的離子電導率和沸點高的有機溶劑(或增塑劑)浸漬到聚合物基質內，通過其體現(xiàn)離子電導率，通常離子電導由有機溶劑表達，聚合物起到電解質的支撐體作用。作為凝膠聚合物電解質的聚合物基質，可列舉聚氧化乙烯(PEO)、聚丙烯腈(PAN)、聚丙烯酸甲酯(PmmA)和聚偏氟乙烯(PVdF)。PEO系列的聚合物電解質在常溫下呈現(xiàn)大約10^-8S/cm的離子電導率，僅在熔點以上的溫度下，呈現(xiàn)10^-5S/cm以上的離子電導率。尤其是，由于玻璃化轉變點和熔點低，因此高溫下的耐久性弱，故而需要改善熔點或耐化學性等。PAN系及PVdF系列的凝膠聚合物電解質為基于物理交聯(lián)結合的電解質，時間經(jīng)過時具有結構被破壞的傾向。

另一方面，等離子體聚合與常規(guī)的聚合物聚合不同地，即使是0.01μm厚度的超薄膜，也能無缺陷地形成均勻的薄膜，即使單體不具有反應基也能聚合，因此可選擇為單體的原材料的寬度寬。通過等離子體聚合生成的聚合物，大體上具有高交聯(lián)度和稠密的組織，因此耐化學性、耐熱性及機械特性優(yōu)秀。因此，期待等離子體聚合的聚合物將會具有適合作為凝膠聚合物電解質的基質的特性。但是，由于常規(guī)的等離子體聚合物聚合應在真空狀態(tài)下進行，因此存在聚合物制備需要高費用，大面積聚合物薄膜的制備或大量生產難以進行的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明為了解除如上所述的問題，目的在于，提供制備在常溫、常壓的條件下具有適合作為凝膠聚合物聚合物的聚合物基質的特性的等離子體聚合物薄膜的方法及通過該方法制備的等離子體聚合物薄膜。

并且，本發(fā)明的另一目的在于，提供包括所述等離子體聚合物薄膜且耐久性優(yōu)秀的凝膠聚合物電解質的聚合物基質。

本發(fā)明的又一目的在于，提供適用所述聚合物基質且離子電導率優(yōu)秀的凝膠聚合物電解質和包含凝膠聚合物電解質的二次電池。

用于實現(xiàn)前述目的的本發(fā)明的等離子體聚合物的制備方法，涉及一種通過等離子體聚合制備聚合物薄膜的方法，其特征在于，向液態(tài)聚合物單體界面施加等離子體以進行聚合。