CN103855424A - 改性聚氯乙烯电解质及其制备方法、锂离子电池及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种MCM-48介孔分子筛改性的PVC电解质及其制备方法、锂离子电池及其应用。该改性PVC电解质含有聚氯乙烯、MCM-48介孔分子筛、有机电解液；其中，聚氯乙烯、MCM-48介孔分子筛、的重量之比为100：10~30。其制备方法包括获得MCM-48介孔分子筛、浆料的配制、改性PVC电解质膜的制备、改性PVC电解质的制备的步骤。锂离子电池含有该改性PVC电解质。本发明改性PVC电解质导电率高、安全性好、制备方法工艺简单、技术成熟、有效降低了生产成本。含有该改性PVC电解质的锂离子电池成品率高，生产成本低，具有优异的电化学性能，扩大了锂离子电池的应用范围。

Description

改性聚氯乙烯电解质及其制备方法、锂离子电池及其应用
技术领域
本发明属于电化学电源技术领域，具体涉及一种改性聚氯乙烯电解质及其制备方法、锂离子电池及其应用。
背景技术
锂离子电池是一种绿色电池，具有重量轻、容量大、无记忆效应、充电速度快、循环寿命长、放电效率高、工作温度范围宽、可靠性好和无污染免维护等优点，是一种新型、高效、实用的能量储存装置，因而被广泛应用于电动工具、自行车、滑板车、矿灯、医疗器械、混合动力汽车及其它需要大电流充放电的场合等。
锂离子电池工作电解质分为水系电解液、有机液体电解液和聚合物电解质。水系电解液的分解电压低，因而研究较少。目前广泛使用的有机液体电解质的优点是电导率高，但是由于含有易燃、易挥发的有机溶剂，其在充放电过程中释放出可燃气体，特别是在某些非常规工作条件下（如大功率充放电、过充过放等）产生大量热会加速气体的产生，导致电池内压增高，气体泄漏，甚至起火爆炸，因而存在严重的安全隐患。安全问题也成了制约大容量、高功率锂离子电池应用的瓶颈。
目前，为了克服有机液体电解液的上述缺陷，本领域开发出固态凝胶聚合物电解质。该固态聚合物电解质因具有安全、无泄漏、漏电流小、可任意形状化等优点而被研究者们所重视和应用。但是固态聚合物电解质室温下电导率较低(10-510-4s/cm)，不能满足锂离子电池大电流充放电的特性，导致其应用受到限制。
为了克服固态聚合物电解质电导率低的缺陷，当前出现了凝胶聚合物电解质，该凝胶聚合物电解质具有液态电解质和固态电解质的优点，能改善固态聚合物电解质的导电性能和提高液体电解质的安全性能。但是现有凝胶聚合物电解质对导电性能改善有限，不能很好的满足市场日益扩大的需求和应用范围。
发明内容
本发明实施例的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种导电率高、安全性好、成本低的改性聚氯乙烯电解质及其制备方法。
本发明实施例的另一目的在于提供一种包括改性聚氯乙烯电解质的锂离子电池及其应用。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
一种改性聚氯乙烯电解质的制备方法，包括如下步骤：
获得MCM-48介孔分子筛；
将聚氯乙烯溶于有机溶剂中，再加入上述MCM-48介孔分子筛并在30~50℃下搅拌混合，得到浆料；其中，所述聚氯乙烯与MCM-48介孔分子筛的重量比100:10~30；
将上述浆料涂覆于基底上，真空干燥，得到改性聚氯乙烯电解质膜；
在惰性气体的保护下，将上述改性聚氯乙烯电解质膜置于浓度为0.5~1.5mol/L的上述有机电解液中浸渍，取出得到上述改性聚氯乙烯电解质。
以及，一种改性聚氯乙烯电解质，由上述改性聚氯乙烯电解质制备方法制备而成。
以及，一种锂离子电池，所述锂离子电池包括上述的改性聚氯乙烯电解质。
以及，上述锂离子电池在通讯设备、计算机、电动汽车和军事领域中的应用。
上述改性聚氯乙烯电解质的制备方法只需将PVC和MCM-48介孔分子筛按要求配制成浆料，然后涂覆成膜，浸渍于有机电解液中即可，其工艺简单，技术成熟，成品率和生产效率高，有效降低了生产成本。
上述改性聚氯乙烯电解质采用PVC（聚氯乙烯）为基底，并复合MCM-48介孔分子筛对PVC进行改性，有效增强了该改性聚氯乙烯电解质膜的吸收电解质和导电的能力。将改性聚氯乙烯电解质膜浸泡于有机电解液中后，能有效的将电解质吸收并保留在该改性聚氯乙烯电解质膜中，从而有效地提高了该改性聚氯乙烯电解质的导电性能。
上述锂离子电池采用上述方法制备的改性聚氯乙烯电解质，由于该改性聚氯乙烯电解质具有高的导电率，从而有效提高了锂离子电池电化学性能，如倍率性能。该改性聚氯乙烯电解质具有的高导电率，有效提高了该锂离子电池的成品率，降低了锂离子电池的生产成本，从而使得该锂离子电池能实现产业化生产。
正是由于该锂离子电池具有优异的电化学性能，从而有效扩大了上述锂离子电池的应用范围。将该锂离子电池在通讯设备、计算机和电动汽车中的应用。
附图说明
图1是发明实施例改性聚氯乙烯电解质的制备方法工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种工艺简单的改性聚氯乙烯电解质的制备方法。该方法工艺流程如图1所示，其包括如下步骤：
S01：获得MCM-48介孔分子筛；
S02：浆料的配制：将聚氯乙烯溶于有机溶剂中，再加入所述MCM-48介孔分子筛并在30~50℃下搅拌混合，得到浆料；其中，所述聚氯乙烯与MCM-48介孔分子筛的重量比100:10~30；
S03：改性聚氯乙烯电解质膜的制备：将步骤S02中的浆料涂覆于基底上，真空干燥，得到改性聚氯乙烯电解质膜；
S04：改性聚氯乙烯电解质的制备：在惰性气体的保护下，将上述改性聚氯乙烯电解质膜置于浓度为0.5~1.5mol/L的上述有机电解液中浸渍5～60min，取出得到所述改性聚氯乙烯电解质。
具体地，上述步骤S01中，MCM-48介孔分子筛优选按照如下方法制备获取：
步骤1）：将十六烷基三甲基溴化铵、去离子水、氢氧化钠、正硅酸乙酯按照0.55~0.7g:65~80ml:0.4~0.5g:1g的加入量在20~50℃下搅拌4~5h，得到混合溶液；
步骤2）：将所述混合溶液移入反应釜中晶化，过滤，洗涤，在70~90℃下干燥12~48h得到MCM-48介孔分子筛前驱体；
步骤3）：将所述MCM-48介孔分子筛前驱体置于马弗炉中，以3~15℃/min升温速度,在500~600℃下焙烧4~10h，得到所述MCM-48介孔分子筛。
上述步骤S01中，该MCM-48介孔分子筛是48号美孚合成物，具有2~3nm的均一孔径和良好的长程有序性，还具有很大的表面积和吸附容量，特别是其三维孔道结构有优良的传输性能，满足最小面螺旋结构，不易造成吸附分子移动的障碍。通过MCM-48介孔分子筛对PVC进行改性，有效增强了上述改性聚氯乙烯电解质膜的吸收电解质和导电的能力。
上述步骤S02中，该PVC（聚氯乙烯）的重均分子量是5万~12万，优选为8万。该优选分子量的PVC的碳原子均为sp3杂化、呈锯齿形排列，所有原子均以σ键相连，使其具有稳定的物理性质，如阻燃性能良好、水汽渗漏性低、机械强度及电绝缘性良好的优点；其还有优良的抗化学腐蚀性，在常温下可耐任何浓度的盐酸、90%以下的硫酸、50~60%的硝酸和20%以下的烧碱溶液。该优选的PVC用于制备改性聚氯乙烯电解质，可以显著增强其安全性能和机械强度。
该步骤S02中，该有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、乙腈、二甲基甲酰胺、四氢呋喃中的至少一种。该有机溶剂能使PVC有效溶解，并配制均匀分散且稳定的粘稠浆料，将该粘稠浆料进行下一步涂板处理时，能使得该含有PVC的粘稠浆料均匀涂布在基底上，使得形成的改性聚氯乙烯电解质膜厚度均匀，浸湿和吸附电解液能力均衡。当然，本申请还可以用其他本领域公知的能溶解PVC的有机溶剂。
该步骤S02中，配制PVC的粘稠浆料优选在30~50℃下搅拌混合，优选为40℃，使得PVC完全溶解，并且与MCM-48介孔分子筛复合，以形成均匀稳定的粘稠浆料。
上述步骤S03中，将步骤S02中配制的含PVC和MCM-48介孔分子筛粘稠浆料涂覆在基底上的方式可以采用本领域公知的方式。其中，基底优选光滑洁净的玻璃板，当然该基底还可以选用本领域常用的其他基底。这样，经干燥处理后所形成的改性聚氯乙烯电解质膜厚度均匀，电化学性能稳定，结构牢固，机械强度高。浆料涂覆在基底上的量优选为经干燥处理后所到的膜层厚度是30~45μm。这一优选的厚度能有效提高改性聚氯乙烯电解质对电荷的传输性能和机械性能，从而提高下文中含有该改性聚氯乙烯电解质的锂离子电池的电化学性能和成品率。
该步骤S03中，真空干燥的温度优选为50℃～70℃，干燥时间优选为12~48小时；真空度可以为0.01MPa，当然如果条件允许，真空度越高越好。该优选的干燥条件，能有效的除去粘稠浆料中的有机溶剂，同时能进一步改善该改性聚氯乙烯电解质膜的相关性能，如对电解液的吸附性能等。
上述步骤S04中，配制改性聚氯乙烯电解质优选在氩气或者其他惰性气体保护的环境中进行，如在充满氩气的手套箱中进行。具体的方法为：干燥惰性的气体保护的环境中，将复合了PVC和MCM-48介孔分子筛的改性聚氯乙烯电解质膜浸于上述有机电解液中5~60min，优选为30min；取出得到MCM-48介孔分子筛改性的PVC基改性聚氯乙烯电解质。干燥惰性的气体保护目的是为了防止空气中的水分随同电解质一同被改性聚氯乙烯电解质膜吸附其中，从而保证改性聚氯乙烯电解质的电学性能。改性聚氯乙烯电解质膜在电解液中经充分吸附后，电解液被吸附并固定在该改性聚氯乙烯电解质膜中，从而形成机械强度和导电率高的改性聚氯乙烯电解质。
该步骤S04中，该有机电解液中，溶质为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂中的至少一种，溶剂为碳酸乙烯酯、乙基甲基碳酸酯、碳酸二甲酯以及丙酸乙酯的混合溶剂；该有机电解液的浓度为0.5~1.5mol/L，优选为1mol/L。其中，碳酸乙烯酯、乙基甲基碳酸酯、碳酸二甲酯、丙酸乙酯的体积比为2：3~5：0.5~2：1~4，优选为2:4:1:2。
上述MCM-48介孔分子筛改性的PVC基改性聚氯乙烯电解质的制备方法只需将PVC和MCM-48介孔分子筛按要求配制成浆料，然后涂覆成膜，在惰性气体的保护下浸渍于有机电解液中即可。其工艺简单，技术成熟，成品率和生产效率高，有效降低了生产成本。
相应地，本发明实施例还提供了上述实施例中的一种导电率高、安全性好和成本低的改性聚氯乙烯电解质。该改性聚氯乙烯电解质由上述改性聚氯乙烯电解质制备方法制备而成。
由上所述，上述改性聚氯乙烯电解质采用PVC（聚氯乙烯）为基底，并复合MCM-48介孔分子筛对PVC进行改性，有效增强了该改性聚氯乙烯电解质膜的安全性能、吸收有机离子电解质和导电的能力。将改性聚氯乙烯电解质膜浸泡有机离子电解液中后，能有效的将电解质吸收并保留在该改性聚氯乙烯电解质膜中，从而有效地提高了该改性聚氯乙烯电解质的导电性能。这样有效克服了现有改性聚氯乙烯电解质的机械强度不高以及现有改性聚氯乙烯电解质导电率不高的缺陷。
相应地，本发明实施例还提供了一种锂离子电池，该锂离子电池包括上文所述的改性聚氯乙烯电解质。
具体地，锂离子电池的制备方法如下：
步骤S04.制备改性聚氯乙烯电解质：该改性聚氯乙烯电解质，由上文所述的改性聚氯乙烯电解质制备方法制备而成；
步骤S05.制备电芯：将步骤S04制备改性聚氯乙烯电解质，按照正电极/改性聚氯乙烯电解质/负电极层叠方式依次层叠，制成电芯；
步骤S06.封装电池：将步骤S05制备电芯装入电池壳体内，封装，制得锂离子电池。
上述步骤S05中电极的制备方法和电芯的制备方法以及步骤S06中的封装锂离子电池方法均可以按照本领域常规的方法制备即可。另外，步骤S05中的电芯可以是圆形或其他根据不同锂离子电池需要的形状。
上述锂离子电池采用上述方法制备的改性聚氯乙烯电解质，由于该改性聚氯乙烯电解质具有高的导电率，从而有效提高了锂离子电池的电化学性能，如倍率性能。该改性聚氯乙烯电解质具有的高导电性能和低生产成本，有效提高了该锂离子电池的成品率，降低了锂离子电池的生产成本，从而使得该锂离子电池能实现产业化生产。另外该锂离子电池制备方法工艺技术成熟，条件易控，合格率高。
本发明实施例进一步提供了上述锂离子电池的应用范围，该应用范围包括通讯设备、计算机、电动汽车、电子产品等。
以下通过多个实施例来举例说明上述改性聚氯乙烯电解质及其制备方法、锂离子电池及其应用等方面。
实施例1
MCM-48介孔分子筛改性的PVC电解质及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：
S11：获得MCM-48介孔分子筛：称取0.6g CTAB(十六烷基三甲基溴化胺)，溶于65mL去离子水中，然后加入0.47g氢氧化钠，并给体系升温至40℃下恒温搅拌一段时间使其溶解，缓慢加入1.0g正硅酸乙酯,继续搅拌4h，得到混合溶液；将该溶液移入聚四氟乙烯衬垫的反应釜中，100℃烘箱中静止晶化，过滤，用水洗涤后在80℃下干燥24h,得到MCM-48介孔分子筛前驱体；最后，将该前驱体置于马弗炉中，升温速度5℃/min,在550℃下焙烧6h，去除模板剂CTAB,煅烧后得MCM-48介孔分子筛;
S12：浆料的配制：将10g PVC（重均分子量8万）溶于约20mL N-甲基吡咯烷酮(NMP)，搅拌均匀，并向体系中加入1.0g由S11获得的MCM-48介孔分子筛，并给体系升温到40℃搅拌混合均匀，得到均匀的浆料；
S13：改性聚氯乙烯电解质膜的制备：将S12得到的浆料均匀地涂在洁净的玻璃板上，再在60℃、0.01MPa真空下干燥后，得到厚度约45μm的复合了MCM-48介孔分子筛的PVC微孔膜；
S14：改性聚氯乙烯电解质的制备：将将S13得到的PVC微孔膜放入充满氩气的手套箱中，并将其浸入1mol/L有机电解液中30min，将其取出即得到MCM-48介孔分子筛改性的PVC电解质。该有机电解液中，溶质为六氟磷酸锂（LiPF6），溶剂为碳酸乙烯酯（EC）、乙基甲基碳酸酯（EMC）、碳酸二甲酯（DMC）以及丙酸乙酯（EP）的混合溶剂，其中EC、EMC、DMC、EP的体积比为2:4:1:2。
实施例2
MCM-48介孔分子筛改性的PVC电解质及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：
S21：获得MCM-48介孔分子筛：称取0.65g CTAB(十六烷基三甲基溴化胺)，溶于75mL去离子水中，然后加入0.5g氢氧化钠，并给体系升温至20℃下恒温搅拌一段时间使其溶解，缓慢加入1.0g正硅酸乙酯,继续搅拌5h，得到混合溶液；将该溶液移入聚四氟乙烯衬垫的反应釜中，100℃烘箱中静止晶化，过滤，用水洗涤后在90℃下干燥12h,得到MCM-48介孔分子筛前驱体；最后，将该前驱体置于马弗炉中，升温速度3℃/min,在500℃下焙烧10h，去除模板剂CTAB,煅烧后得MCM-48介孔分子筛;S22：浆料的配制：将10g PVC（重均分子量5万）溶于约15mL四氢呋喃(THF)，搅拌均匀，并向体系中加入1.5g由S21获得的MCM-48介孔分子筛，并给体系升温到50℃搅拌混合均匀，得到均匀的浆料；\
S23：改性聚氯乙烯电解质膜的制备：将S12得到的浆料均匀地涂在洁净的玻璃板上，再在50℃、0.01MPa真空下干燥后，得到厚度约35μm的复合了MCM-48介孔分子筛的PVC微孔膜；
S24：改性聚氯乙烯电解质的制备：将将S23得到的PVC微孔膜放入充满氩气的手套箱中，并将其浸入0.5mol/L有机电解液中60min，将其取出即得到MCM-48介孔分子筛改性的PVC电解质。该有机电解液中，溶质为四氟硼酸锂(LiBF4)，溶剂为碳酸乙烯酯（EC）、乙基甲基碳酸酯（EMC）、碳酸二甲酯（DMC）以及丙酸乙酯（EP）的混合溶剂，其中EC、EMC、DMC、EP的体积比为2:5:0.5:1。
实施例3
MCM-48介孔分子筛改性的PVC电解质及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：
S31：获得MCM-48介孔分子筛：称取0.55g CTAB(十六烷基三甲基溴化胺)，溶于65mL去离子水中，然后加入0.40g氢氧化钠，并给体系升温至50℃下恒温搅拌一段时间使其溶解，缓慢加入1.0g正硅酸乙酯,继续搅拌4h，得到混合溶液；将该溶液移入聚四氟乙烯衬垫的反应釜中，100℃烘箱中静止晶化，过滤，用水洗涤后在70℃下干燥48h,得到MCM-48介孔分子筛前驱体；最后，将该前驱体置于马弗炉中，升温速度15℃/min,在600℃下焙烧4h，去除模板剂CTAB,煅烧后得MCM-48介孔分子筛;S32：浆料的配制：将10g PVC（重均分子量12万）溶于约10mL环己酮，搅拌均匀，并向体系中加入2.0g由S31获得的MCM-48介孔分子筛，并给体系升温到30℃搅拌混合均匀，得到均匀的浆料；
S33：改性聚氯乙烯电解质膜的制备：将S12得到的浆料均匀地涂在洁净的玻璃板上，再在70℃、0.01MPa真空下干燥后，得到厚度约50μm的复合了MCM-48介孔分子筛的PVC微孔膜；
S34：改性聚氯乙烯电解质的制备：将将S33得到的PVC微孔膜放入充满氩气的手套箱中，并将其浸入1.5mol/L有机电解液中5min，将其取出即得到MCM-48介孔分子筛改性的PVC电解质。该有机电解液中，溶质为二(三氟甲基磺酰)亚胺锂（LiTFSi），溶剂为碳酸乙烯酯（EC）、乙基甲基碳酸酯（EMC）、碳酸二甲酯（DMC）以及丙酸乙酯（EP）的混合，其中EC、EMC、DMC、EP的体积比为2:3:2:4。
实施例4
MCM-48介孔分子筛改性的PVC电解质及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：
S41：获得MCM-48介孔分子筛：称取0.7g CTAB(十六烷基三甲基溴化胺)，溶于80mL去离子水中，然后加入0.5g氢氧化钠，并给体系升温至30℃下恒温搅拌一段时间使其溶解，缓慢加入1.0g正硅酸乙酯,继续搅拌4h，得到混合溶液；将该溶液移入聚四氟乙烯衬垫的反应釜中，100℃烘箱中静止晶化，过滤，用水洗涤后在85℃下干燥30h,得到MCM-48介孔分子筛前驱体；最后，将该前驱体置于马弗炉中，升温速度8℃/min,在550℃下焙烧7h，去除模板剂CTAB,煅烧后得MCM-48介孔分子筛;
S42：浆料的配制：将10g PVC（重均分子量8万）溶于约40mL四氢呋喃(THF)，搅拌均匀，并向体系中加入3.0g由S41获得的MCM-48介孔分子筛，并给体系升温到50℃搅拌混合均匀，得到均匀的浆料；
S43：改性聚氯乙烯电解质膜的制备：将S42得到的浆料均匀地涂在洁净的玻璃板上，再在60℃、0.01MPa真空下干燥后，得到厚度约30μm的复合了MCM-48介孔分子筛的PVC微孔膜；
S44：改性聚氯乙烯电解质的制备：将将S43得到的PVC微孔膜放入充满氩气的手套箱中，并将其浸入1.2mol/L有机电解液中20min，将其取出即得到MCM-48介孔分子筛改性的PVC电解质。该有机电解液中，溶质为六氟磷酸锂（LiPF6），溶剂分为碳酸乙烯酯（EC）、乙基甲基碳酸酯（EMC）、碳酸二甲酯（DMC）、丙酸乙酯（EP）的混合，其中EC、EMC、DMC、EP的体积比为2:4:1:3。
对比实施例：
一种改性聚氯乙烯电解质的制备方法，其包括如下步骤：
S51：浆料的配制：将10g PVC（重均分子量8万）溶于约20mL四氢呋喃(THF)，并给体系升温到40℃搅拌混合均匀，得到均匀的浆料；S52：改性聚氯乙烯电解质膜的制备：将S51得到的浆料均匀地涂在洁净的玻璃板上，再在60℃、0.01MPa真空下干燥后，得到厚度约45μm的PVC微孔膜；
S53：改性聚氯乙烯电解质的制备：将S52得到的PVC微孔膜放入充满氩气的手套箱中，并将其浸入1mol/L有机电解液中30min，将其取出即得到PVC电解质。该有机电解液中，溶质为六氟磷酸锂（LiPF6），溶剂为碳酸乙烯酯（EC）、乙基甲基碳酸酯（EMC）、碳酸二甲酯（DMC）以及丙酸乙酯（EP）的混合溶剂，其中EC、EMC、DMC、EP的体积比为2:4:1:2。
锂离子电池的制备
电极的制备：将100g的LiFePO4、20g蔗糖和按锂盐质量比8%的氧化石墨烯溶液体系混合，充分剧烈的搅拌至均匀，干燥除水，高温还原，得到LiFePO4-石墨烯复合材料；将质量比为84:8:8的LiFePO4-石墨烯复合物：乙炔黑：聚偏二氟乙烯(PVDF)混合制得正极涂层，厚度为100μm；将涂层结合在铝箔上得到正极。
按照化学计量比取TiO2和碳酸锂，并将两者混合并球磨，得到Li4Ti5O12前躯体；按锂盐与氧化石墨烯质量比为8%加入氧化石墨烯溶液体系混合，充分剧烈的搅拌至均匀，干燥除水后，在充满Ar的管式炉中600℃焙烧4h自然冷却后得到Li4Ti5O12/石墨烯复合物材料，将质量比为84:8:8的Li4Ti5O12-石墨烯复合物：乙炔黑：聚偏二氟乙烯(PVDF)混合制得负极涂层，厚度为120μm；将涂层结合在铜箔上得到负极。
锂离子电池的封装：分别将正负电极与本实施例1~4以及对比实施例制备的MCM-48介孔分子筛改性的PVC基改性聚氯乙烯电解质按照正电极/改性聚氯乙烯电解质/负电极层叠方式依次层叠，装入电池壳体内，封装，制得锂离子电池。
改性聚氯乙烯电解质与锂离子电池的性能测试：
改性聚氯乙烯电解质拉伸强度的测试：
利用四探针测试仪，将上述实施例1～4和对比例分别制备的PVC基改性聚氯乙烯电解质分别进行电导率测试，测得数据如下表1：
表1
Figure BDA00002547081900141
经对比表1中以及上面实施例、对比例中的数据，发现采用等量的PVC、有机溶剂，制得的MCM-48介孔分子筛改性的PVC基改性聚氯乙烯电解质膜的厚度与PVC基改性聚氯乙烯电解质膜的厚度相同，但前者的导电率明显大于后者（如实施例1和对比例），即MCM-48介孔分子筛改性的PVC基改性聚氯乙烯电解质膜具有较强的导电性；在PVC、MCM-48介孔分子筛、有机溶剂的加入量为10g：2g：10ml时，经MCM-48介孔分子筛改性的PVC基改性聚氯乙烯电解质膜的厚度比较厚；在PVC、MCM-48介孔分子筛、有机溶剂的加入量为10g：1g：20ml时，经MCM-48介孔分子筛改性的PVC基改性聚氯乙烯电解质膜的导电率比较强。
电导率测试：在两个不锈钢阻塞电极之间加入制备好的电解质，构成聚合物电解质阻塞电极体系，做交流阻抗测试，得到GPE的复阻抗平面图，曲线在高频区与横轴的交点值即为本体阻抗。根据本体阻抗(Rb)与离子电导率(σ)之间的关系:
σ=d/(S*Rb)
可以计算出离子电导率，其中d为聚合物电解质膜的厚度、S为聚合物电解质与电极的接触面积。
按上述方法测试实施例1~4制备的PVC基改性聚氯乙烯电解质及对比实施例的未改性PVC基改性聚氯乙烯电解质的电导率数据见表2。
表2改性聚氯乙烯电解质的电导率数据表
样品 1 2 3 4 对比例
电导率（ms/cm） 3.2 2.7 2.8 3.0 1.2
由表2数据可知，本发明采用MCM-48介孔分子筛改性制备的PVC基改性聚氯乙烯电解质的电导率显著高于未改性的PVC基改性聚氯乙烯电解质。锂离子电池电化学性能测试：
在2.5~4.2V的电压范围内，利用充放电测试仪对本实施例1～4和对比例制备的凝胶聚合电解质锂离子电池进行0.1C充放电测试，所得数据如下表。
表3
样品 1 2 3 4 对比例
放电容量(3th)mAh/g 112 110 115 107 90
充放电效率 96% 95% 97% 95% 92%
由表3数据可知，含有上述改性聚氯乙烯电解质的锂离子电池具有优良的放电容量和充放电效率，且采用MCM-48介孔分子筛改性制备的PVC基改性聚氯乙烯电解质和未改性的PVC基改性聚氯乙烯电解质相比具有更好地放电容量和充放电效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种改性聚氯乙烯电解质的制备方法，包括如下步骤：
获得MCM-48介孔分子筛；
将聚氯乙烯溶于有机溶剂中，再加入所述MCM-48介孔分子筛并在30~50℃下搅拌混合，得到浆料；其中，所述聚氯乙烯与MCM-48介孔分子筛的重量比100:10~30；
将所述浆料涂覆于基底上，真空干燥，得到改性聚氯乙烯电解质膜；
在惰性气体的保护下，将所述改性聚氯乙烯电解质膜置于浓度为0.5~1.5mol/L的有机电解液中浸渍，取出得到所述改性聚氯乙烯电解质。
2.如权利要求1所述的改性聚氯乙烯电解质的制备方法，其特征在于：所述聚氯乙烯的重均分子量是5万~12万。
3.如权利要求1所述的改性聚氯乙烯电解质的制备方法，其特征在于：所述有机电解液，其溶质为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂中的至少一种，其溶剂为碳酸乙烯酯、乙基甲基碳酸酯、碳酸二甲酯及丙酸乙酯的混合溶剂。
4.如权利要求3所述的改性聚氯乙烯电解质的制备方法，其特征在于：所述碳酸乙烯酯、乙基甲基碳酸酯、碳酸二甲酯、丙酸乙酯的体积比为2：3~5：0.5~2：1~4。
5.如权利要求1所述的改性聚氯乙烯电解质的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、环己酮、四氢呋喃中的至少一种。
6.如权利要求1所述的改性聚氯乙烯电解质的制备方法，其特征在于：所述改性聚氯乙烯电解质膜的厚度为30~45μm。
7.如权利要求1所述的改性聚氯乙烯电解质的制备方法，其特征在于，MCM-48介孔分子筛的制备方法如下：
将十六烷基三甲基溴化铵、去离子水、氢氧化钠、正硅酸乙酯按照0.55~0.7g:65~80ml:0.4~0.5g:1g的加入量在20~50℃下搅拌4~5h，得到混合溶液；
将所述混合溶液移入反应釜中晶化，过滤，洗涤，干燥处理，得到MCM-48介孔分子筛前驱体；
将所述MCM-48介孔分子筛前驱体置于马弗炉中，在500~600℃下焙烧4~10h，得到所述MCM-48介孔分子筛。
8.一种改性聚氯乙烯电解质，其特征在于：所述改性聚氯乙烯电解质由如权利要求1~7所述的改性聚氯乙烯电解质制备方法制备而成。
9.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括权利要求8所述的改性聚氯乙烯电解质。
10.如权利要求9所述的锂离子电池在通讯设备、计算机和电动汽车中的应用。
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