[發明專利]可降解、耐低溫水凝膠電解質及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202110632460.6
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113416273B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 歐旭;周瑩杰;嚴鋒
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C08F220/06
• 分類號: C08F220/06;C08F220/56;H01M10/36;H01G11/56
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 褚明偉

1.一種可降解、耐低溫水凝膠電解質，其特征在于，所述可降解、耐低溫水凝膠電解質包括可降解、耐低溫水凝膠，以及滲透吸附于所述可降解、耐低溫水凝膠中的無機鹽電解質溶液；

所述可降解、耐低溫水凝膠為由聚合物單體、交聯劑、引發劑在溶劑中發生自由基聚合反應制成的凝膠；

所述聚合物單體包括丙烯酸鉀和丙烯酰胺，所述交聯劑為二氧化碳衍生的環狀碳酸酯，所述二氧化碳衍生的環狀碳酸酯和丙烯酰胺的摩爾比為1:8～2:1，所述二氧化碳衍生的環狀碳酸酯具體為環狀碳酸脂封端的聚乙二醇，所述環狀碳酸脂封端的聚乙二醇的結構為

其中，n為正整數；

所述無機鹽電解質溶液濃度為0.2～4.2mol/L，所述無機鹽電解質溶液和所述可降解、耐低溫水凝膠的質量比為0.9～5.4。

2.根據權利要求1所述的一種可降解、耐低溫水凝膠電解質，其特征在于，所述引發劑選擇過硫酸銨。

3.根據權利要求1所述的一種可降解、耐低溫水凝膠電解質，其特征在于，所述無機鹽選自硫酸鋅、硝酸鋅、氯化鋅、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋅、硫酸錳、硝酸錳、氯化錳、硫酸鈉、硝酸鋰、氯化鋰、六氟磷酸鋰或雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰中的一種或其中幾種的混合。

4.權利要求1-3中任一項所述可降解、耐低溫水凝膠電解質的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)將丙烯酸配制成相應水溶液，加入氫氧化鉀調節pH，制得丙烯酸鉀水溶液；

2)將二氧化碳衍生的環狀碳酸酯、丙烯酰胺加入步驟1)制備的丙烯酸鉀溶液中，得到混合均勻的前驅體溶液，所用二氧化碳衍生的環狀碳酸酯和丙烯酰胺的摩爾比為1:8～2:1；

3)將引發劑配置成相應的水溶液并加入步驟2)制備的前驅體溶液中；

4)將步驟3)所得溶液澆鑄在相應的模具中密封并放置一定時間，即得到可降解、耐低溫水凝膠；

5)將步驟4)得到的可降解、耐低溫水凝膠干燥后吸收一定量的無機鹽電解質溶液，即得到可降解、耐低溫水凝膠電解質；所用無機鹽電解質溶液濃度為0.2～4.2mol/L，無機鹽電解質溶液和步驟4)得到的可降解、耐低溫水凝膠冷凍干燥后的質量比為0.9～5.4。

5.根據權利要求4所述的一種可降解、耐低溫水凝膠電解質的制備方法，其特征在于，步驟1)的丙烯酸鉀水溶液的pH為7～14。

6.根據權利要求4所述的一種可降解、耐低溫水凝膠電解質的制備方法，其特征在于，步驟3)所用引發劑含量為聚合物單體質量百分比含量的1wt‰～5wt％，其中所述聚合物單體為丙烯酸鉀和丙烯酰胺。

7.權利要求1-3中任一項所述可降解、耐低溫水凝膠電解質的應用，其特征在于，所述可降解耐、低溫水凝膠電解質在制備水系鋰離子電池、鋅離子電池、鋅空電池、超級電容器中的用途。