[發明專利]含兩性離子基團和氧化還原基團的聚合物電解質及其制備方法

有效

• 申請號: 201910486519.8
• 申請日: 2019-06-05
• 公開（公告）號: CN112048036B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 朱波;朋海羅;張楹川;徐玉娟
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C08F230/02
• 分類號: C08F230/02;C08F220/34;C08F220/38;C08F220/60;H01G11/56
• 代理公司: 上海宏京知識產權代理事務所(普通合伙) 31297
• 代理人: 何艷娥

本發明公開了一種含兩性離子基團和氧化還原基團的聚合物電解質，該聚合物電解質的結構通式如下：本發明的聚合物電解質具有優異的電化學性能；本發明的聚合物電解質制備方法簡單，適合工業化生產。

技術領域

本發明涉及一種電化學技術領域，特別是涉及一種含兩性離子基團和氧化還原基團的聚合物電解質及其制備方法。

背景技術

超級電容器是介于傳統電容器和電池之間的一種儲能器件。具有快速充放電、功率密度大、循環壽命長等優點，可在電動工具，混合動力汽車，大型脈沖設備及啟動裝置等對功率密度有較高要求的用電設施中用作儲能裝置。電解質是超級電容器的重要組成部分，對器件的整體性能有很大影響。

液體電解質，近幾十年來在電化學能量存儲方面起著重要作用。液體電解質具有很高的離子電導，且與電極能很好地接觸。但是，液體電解質的使用存在泄漏及燃燒的風險，安全系數低。聚合物電解質不但可作為電解質，還可作為隔膜，有望解決上述安全問題。

目前，廣泛使用的聚合物電解質為PVA基電解質，但是含水聚合物凝膠電解質的發展仍處于初級階段且其內在的電化學機制仍需要探索，無法滿足固態超級電容器使用的需要。

發明內容

為了解決目前的聚合物電解質無法滿足固態超級電容器使用的問題，本發明的目的是提供一種含兩性離子基團和氧化還原基團的聚合物電解質；另外，本發明還提供了該聚合物電解質的制備方法。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明的第一方面，提供一種含兩性離子基團和氧化還原基團的聚合物電解質，該聚合物電解質的結構通式如下：

其中，

m、n為正整數，10≤m≤5000，10≤n≤5000，且m:n為1:99～99:1；

當m、n取小于10的數值時，所對應的聚合物電解質為液體流動狀態，無法克服液體電解質的缺陷；而當m、n取大于5000的數值時，所對應的聚合物電解質粘度過大甚至呈固體凝固狀態，無水分子流動，無法作為電解質使用。

R₁、R₂相互獨立地為-H、-(CH₂)_dCH₃中的任意一種，其中d為正整數，且0≤d≤8；

R₃選自如下基團中的任意一種：

R₄選自如下結構中的任意一種：

L₁、L₂相互獨立地為-CO-O-(CH₂)_a-、-O-CO-(CH₂)_a-、-CO-NH-(CH₂)_a-、-NH-CO-(CH₂)_a-、-CO-NH-(CH₂)_a-NH-CO-、-NH-CO-(CH₂)_a-CO-NH-中的任意一種，其中a為正整數，且0≤a≤8。

R₃選自氧化還原基團、R₄選自兩性離子基團，兩性離子基團具有強保水能力、高離子電導、優異的機械強度及反聚電解質效應，將氧化還原基團和兩性離子基團共聚，獲得的聚合物電解質，可提高儲能設備的整體電容。

優選地，結構通式(I)中m和n的比例為1∶99～40∶60。