[發明專利]一種多孔聚醚醚酮電解質膜的制備方法及應用

有效

• 申請號: 201811495241.2
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN109283765B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 李垚;李曉白;趙九蓬;張雷鵬;王博;徐高平
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G02F1/1516
• 分類號: G02F1/1516;G02F1/15
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

1.一種多孔聚醚醚酮電解質膜的制備方法，其特征在于一種多孔聚醚醚酮電解質膜的制備方法是按以下步驟完成的：

一、制備PEEK多孔膜：

①、將PEEK粉末溶解到有機溶劑中，得到PEEK溶液；

步驟一①中所述的PEEK粉末的質量與有機溶劑的體積比為1g:(8mL～15mL)；

步驟一①中所述的有機溶劑為N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亞砜；

②、將步驟一①中得到的PEEK溶液刮涂在平整潔凈的玻璃板上，再將玻璃板浸入到凝固浴中，聚合物薄膜從玻璃板上脫落，形成白色的自支撐膜；使用蒸餾水清洗白色的自支撐膜3次～5次，再將蒸餾水清洗后的白色的自支撐膜在溫度為60℃～80℃下干燥12h～24h，得到PEEK多孔膜；

步驟一②中所述的凝固浴為水、水與N,N-二甲基乙酰胺的混合液、水與N,N-二甲基甲酰胺的混合液或水與二甲基亞砜的混合溶液；

二、吸附電解液：

將PEEK多孔膜浸入到溫度為20℃～100℃的電解液中12h～72h，得到電解液吸附的PEEK多孔膜；使用濾紙將電解液吸附的PEEK多孔膜擦干，得到多孔聚醚醚酮電解質膜；

步驟二中所述的電解液為鋰鹽的碳酸酯溶液、離子液體、鋰鹽與離子液體的混合溶液或質量分數為85％的磷酸與離子液體的混合溶液。

2.根據權利要求1所述的一種多孔聚醚醚酮電解質膜的制備方法，其特征在于步驟一①中所述的PEEK粉末的化學結構式為：

所述的n為30～300的整數。

3.根據權利要求1或2所述的一種多孔聚醚醚酮電解質膜的制備方法，其特征在于步驟一①中所述的PEEK粉末的制備方法如下：

將雙酚A、4,4’-二氟二苯甲酮和無水碳酸鉀置于三口瓶中，再向三口瓶中加入環丁砜和甲苯，得到聚合反應液；將聚合反應液升溫至135℃～145℃，再在氮氣氣氛、攪拌速度為150r/min～300r/min和溫度為135℃～145℃的條件下攪拌反應1.5h～2.5h，再將反應液升溫至160℃～170℃，再在氮氣氣氛、攪拌速度為150r/min～350r/min和溫度為160℃～170℃的條件下攪拌反應4h～6h，得到反應產物；將反應產物倒入冰水中，得到細絲狀聚合物；使用粉碎機將細絲狀聚合物粉碎成粉末狀，得到聚合物粉；將聚合物粉在100℃的蒸餾水中煮2次～4次，每次煮的時間為20min～30min，得到蒸餾水煮后的聚合物粉；將蒸餾水煮后的聚合物粉在沸騰的無水乙醇中煮2次～4次，每次煮的時間為20min～30min，得到無水乙醇煮后的聚合物粉；將無水乙醇煮后的聚合物粉在溫度為80℃～100℃下干燥8h～12h，得到PEEK粉末；

所述的雙酚A與4,4’-二氟二苯甲酮的摩爾比為1:1；

所述的雙酚A與無水碳酸鉀的摩爾比為1:(1.1～1.5)；

所述的聚合反應液中的固含量為25wt％～30wt％；

所述的甲苯與環丁砜的體積比為1:(1.2～3)。

4.根據權利要求1所述的一種多孔聚醚醚酮電解質膜的制備方法，其特征在于步驟一②中所述的水與N,N-二甲基乙酰胺的混合液中水與N,N-二甲基乙酰胺的體積比為10:(1～3)；所述的水與N,N-二甲基甲酰胺的混合液中水與N,N-二甲基甲酰胺的體積比為10:(1～3)；所述的水與二甲基亞砜的混合溶液中水與二甲基亞砜的體積比為10:(1～3)。

5.根據權利要求1所述的一種多孔聚醚醚酮電解質膜的制備方法，其特征在于步驟二中所述的鋰鹽的碳酸酯溶液為鋰鹽溶解到碳酸酯溶劑中得到的混合液；步驟二中所述的鋰鹽的碳酸酯溶液中鋰鹽的濃度為0.8mol/L～1.2mol/L。

6.根據權利要求1或5所述的一種多孔聚醚醚酮電解質膜的制備方法，其特征在于步驟二中所述的鋰鹽為高氯酸鋰、六氟磷酸鋰或四氟硼酸鋰。

7.根據權利要求5所述的一種多孔聚醚醚酮電解質膜的制備方法，其特征在于步驟二中所述的碳酸酯溶劑為碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯或碳酸二甲酯。