[發明專利]一種HNTs增塑PAN/P(LLA-EG-MA)生物凝膠聚合物電解質的制備方法及其產品

有效

• 申請號: 202011522030.0
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112635840B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 潘安強;柴思敏
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01M10/058
• 分類號: H01M10/058;H01M10/0565;D04H1/4382;D04H1/728;D06M13/438;D01F6/92;D01F1/10;D06M101/32
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所(普通合伙) 43001
• 代理人: 周詠;林毓俊

1.一種HNTs增塑PAN/P(LLA-EG-MA)生物凝膠聚合物電解質的制備方法，包括以下步驟：

(1) HNTs酸化處理：將HNTs加入到鹽酸溶液中，攪拌反應設定時間后，離心，直至上清液的pH至6～7后，將固體進行干燥，得到酸化后的HNTs；

(2)HNTs的改性：將步驟(1)中酸化后的HNTs分散在去離子水中，攪拌分散均勻后，加入3-(異丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，然后進行冷凝回流反應，反應結束后，將反應液過濾和洗滌后，將固體產物進行干燥，得到表面改性HNTs-MPS多壁空心納米管；

(3)配制PLLA溶液：將一定量PLLA加入到混合溶劑中，攪拌至完全溶解，得到PLLA溶液；

(4)混合懸浮液的制備：向步驟（3）中的PLLA溶液中，加入乙二醇，甲基丙烯酸和步驟（2）中的表面改性HNTs-MPS多壁空心納米管，攪拌混合后，進行超聲分散，得到混合懸浮液；

(5)制備HNTs-P(LLA-EG-MA)交聯產物：向步驟（4）中的混合懸浮液加入氯化亞錫，接著進行冷凝回流反應，反應結束后，得到淡黃色透明油性溶液；然后向淡黃色透明油性溶液中加入無水乙醇，析出沉淀，將沉淀過濾、洗滌和烘干后，得到HNTs-P(LLA-EG-MA)交聯產物；

(6)制備靜電紡絲溶液：將步驟(5)HNTs-P(LLA-EG-MA)交聯產物分散于溶劑中，接著向其中計入PAN和AIBN，在設定溫度下攪拌混勻后，得到靜電紡絲溶液；

(7)電紡纖維膜的制備：將步驟(6)中的靜電紡絲溶液進行電紡，電紡結束后，烘干，得到HNTs-PAN/P(LLA-EG-MA)電紡膜；

(8)生物凝膠聚合物電解質的制備：將步驟(7)中的HNTs-PAN/P(LLA-EG-MA)電紡膜進行裁剪，再充氬氣的手套箱中用滴管吸取DOL:DME體積比為1:1的LiTFSI 加入放置靜電紡絲膜的容器，浸潤溶脹增塑，用濾紙吸凈PAN/P(LLA-EG-MA)聚合物電解質表面多余的電解液，即得生物凝膠聚合物電解質，將其組裝電池。

2.根據權利要求1所述的HNTs增塑PAN/P(LLA-EG-MA)生物凝膠聚合物電解質的制備方法，其特征在于，所述步驟（1）中，鹽酸的濃度為0.5~1.5 M，HNTs在鹽酸中的濃度為1~3g/L；設定時間為12～48h，干燥溫度為50~70℃，干燥時間為12～24h。

3.根據權利要求1所述的HNTs增塑PAN/P(LLA-EG-MA)生物凝膠聚合物電解質的制備方法，其特征在于，所述步驟（2）中，HNTs與去離子水的質量體積比為(0.1~0.3)/50g/mL；HNTs與3-(異丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的質量體積比為(0.1~0.3)/(1.5~3) g/mL；冷凝回流反應溫度為80～120℃，攪拌速度為200~300r/min，反應時間為4～12h；洗滌采用無水乙醇和去離子水洗滌，干燥為真空干燥，干燥溫度為50~70℃，干燥時間為10~14h。

4.根據權利要求1所述的HNTs增塑PAN/P(LLA-EG-MA)生物凝膠聚合物電解質的制備方法，其特征在于，所述步驟（3）中，溶劑為體積比為(0.5～4.5):1二氯甲烷和N,N-二甲基甲酰胺；PLLA溶液的濃度為0.016~0.018g/ml。

5.根據權利要求1所述的HNTs增塑PAN/P(LLA-EG-MA)生物凝膠聚合物電解質的制備方法，其特征在于，所述步驟（4）中，乙二醇、甲基丙烯酸、PLLA的摩爾比為(2～3.5):(2～3.5):1；按照HNTs-MPS多壁空心納米管中MPS的摩爾量與甲基丙烯酸的摩爾比為(1.5～3.5):1，超聲分散時間為15～60min。

6.根據權利要求1所述的HNTs增塑PAN/P(LLA-EG-MA)生物凝膠聚合物電解質的制備方法，其特征在于，所述步驟（5）中，氯化亞錫與步驟（4）中PLLA和乙二醇總質量的比為(0.05～0.10):1，冷凝回流反應溫度為100～180℃，攪拌速度為250r/min，冷凝回流反應時間為4～12h；干燥為真空干燥，干燥溫度為50~70℃，干燥時間為10~14h。