CN105529497A - 一种原位生成凝胶聚合物电解质的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种原位生成凝胶聚合物电解质的制备方法。本发明属于化学电源技术领域。一种原位生成凝胶聚合物电解质的制备方法，其特点是：原位生成凝胶聚合物电解质的制备过程：采用电解液单组分作为前驱体，采用离子液体电解液用于引发剂，通过室温静置自聚合的方式得到凝胶聚合物电解质。本发明具有方法简单，操作方便，条件温和，产品性能稳定，大幅度的简化凝胶聚合物锂离子电池的组装工艺，适合于大规模生产等优点。

Description

一种原位生成凝胶聚合物电解质的制备方法
技术领域
本发明属于化学电源技术领域，特别是涉及一种原位生成凝胶聚合物电解质的制备方法。
背景技术
随着科技的快速发展，高科技设备对储能电源的要求越来越高，特别是需要锂离子电池具有更高的安全性能。目前，在锂离子电池中广泛的采用有机电解液，主要组成成分为酯类、醚类等易燃易挥发的物质，当电池在滥用的条件下，电池会瞬间放出大量的热量，当热量累积达到这些有机溶剂的着火点，就会引发电池的起火爆炸等事故。
用凝胶聚合物电解质替代有机液态电解液被认为是解决上述问题的有效方案之一。凝胶聚合物电解质既有全固态聚合物电解质良好的安全性，又与有机溶剂电解液有相近的离子电导率，并且具有与电极材料间的反应活性低、质量轻、易成薄膜、黏弹性好的特点。因此采用凝胶聚合物电解质的电池可制成各种形状，并具有耐压、耐冲击、生产成本低和易于加工使用等优势。
传统制备凝胶聚合物电解质的原理是利用分子链间存在相互作用力而形成物理交联，再吸入电解液后制成凝胶聚合物电解质。需经过聚合物成膜、造孔剂萃出和电解液浸渍等复杂工序，制出凝胶聚合物电解质膜后再与正、负极按一定顺序组装成电池。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种原位生成凝胶聚合物电解质的制备方法。
本发明的目的是提供一种具有方法简单，条件温和，性能稳定，大幅度的简化凝胶聚合物锂离子电池的组装工艺，适合于大规模生产等特点的原位生成凝胶聚合物电解质的制备方法。
本发明原位生成凝胶聚合物电解质的制备方法所采取的技术方案是：
一种原位生成凝胶聚合物电解质的制备方法，其特点是：原位生成凝胶聚合物电解质的制备过程：采用电解液单组分作为前驱体，采用离子液体电解液用于引发剂，通过室温静置自聚合的方式得到凝胶聚合物电解质。
本发明原位生成凝胶聚合物电解质的制备方法还可以采用如下技术方案：
所述的原位生成凝胶聚合物电解质的制备方法，其特点是：作为前驱体的电解液溶剂为1,3-二氧环戊烷，锂盐为双三氟甲基磺酰亚胺锂，用作引发剂溶液为咪唑类离子液体，通过室温静置自聚合得到单组份凝胶聚合物电解质。
所述的原位生成凝胶聚合物电解质的制备方法，其特点是：作为前驱体的电解液制备时，向1,3-二氧环戊烷溶剂中加入过量的双三氟甲基磺酰亚胺锂，加热溶解形成饱和溶液，静置冷却；然后，向咪唑类离子液体溶剂中加入过量的双三氟甲基磺酰亚胺锂，加热溶解形成饱和溶液，静置冷却；按10mL饱和溶液，加入10－150μL的饱和离子液体体积比混合；将混合溶液放置在惰性气氛下，静置得到粘度急剧增大的凝胶电解液。
所述的原位生成凝胶聚合物电解质的制备方法，其特点是：作为前驱体的电解液溶剂为1,3-二氧环戊烷，四乙二醇二甲醚，锂盐为双三氟甲基磺酰亚胺锂，用作引发剂溶液为咪唑类离子液体，通过室温静置自聚合得到双组份凝胶聚合物电解质。
所述的原位生成凝胶聚合物电解质的制备方法，其特点是：作为前驱体的电解液制备时，向1,3-二氧环戊烷溶剂中加入过量的双三氟甲基磺酰亚胺锂，加热溶解形成饱和溶液，静置冷却；向四乙二醇二甲醚溶剂中加入过量的双三氟甲基磺酰亚胺锂，加热溶解形成饱和溶液，静置冷却；然后，向咪唑类离子液体溶剂中加入过量的双三氟甲基磺酰亚胺锂，加热溶解形成饱和溶液，静置冷却；按体积比2mL1,3-二氧环戊烷与双三氟甲基磺酰亚胺锂的饱和溶液，和0.4－0.6mL四乙二醇二甲醚与双三氟甲基磺酰亚胺锂的饱和溶液，加入40－60μL的饱和离子液体进行混合；将混合溶液放置在惰性气氛下，静置得到粘度急剧增大的凝胶电解液。
本发明具有的优点和积极效果是：
原位生成凝胶聚合物电解质的制备方法由于采用了本发明全新的技术方案，与现有技术相比，本发明具有以下特点：
1、本发明采用离子液体电解液用于引发剂，通过室温静置自聚合的方式得到聚合物凝胶电解质，相比现有聚合物凝胶电解液的制备方法来说，方法简单；
2、本发明由于采用的前驱体为常用电解液单组分以及离子液体组分，将其应用于锂离子电池，不需要进一步的电解液纯化过程以及前期处理等方式，能够直接应用于锂离子电池
3、本发明的凝胶聚合物电解质能够直接在电池体系中室温条件下现场聚合，大幅度的简化凝胶聚合物锂离子电池的组装工艺，非常适合于大规模生产。
附图说明
图1为本发明单组份凝胶聚合物电解质的电压窗口；
图2为本发明双组份凝胶聚合物电解质的电导率随温度的变化曲线图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
参阅附图1和图2。
实施例1
一种原位生成凝胶聚合物电解质的制备方法，采用电解液单组分作为前驱体，采用离子液体电解液用于引发剂，通过室温静置自聚合的方式得到凝胶聚合物电解质。制备过程如下：
单组份凝胶聚合物电解质的制备：
所采用的溶剂为1,3-二氧环戊烷(DOL)，所采用的锂盐为双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)，所采用的离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐[(BMIm)BF4]。
具体详细的制备步骤：
a)向溶剂1,3-二氧环戊烷(DOL)加入过量的双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)，加热溶解使其形成饱和溶液，然后静置冷却备用；
b)向(BMIm)BF4的离子液体溶剂中加入过量的LiTFSI，加热溶解形成饱和溶液，然后静置冷却备用；
c)取10mL的饱和溶液与试剂瓶中，然后加入80μL的饱和离子液体；
d)将混合溶剂放置在惰性气氛下，静置5h得到粘度急剧增大的凝胶电解液。
实施例2
一种原位生成凝胶聚合物电解质的制备方法，采用电解液单组分作为前驱体，采用离子液体电解液用于引发剂，通过室温静置自聚合的方式得到凝胶聚合物电解质。制备过程如下：
双组份凝胶电解液制备：
所采用的溶剂为1,3-二氧环戊烷(DOL)，四乙二醇二甲醚(TEGDME)，所采用的锂盐为双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)，所采用的离子液体为1-癸基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐[(DEmim)BF4]。
具体制备步骤如下：
a)向溶剂1,3-二氧环戊烷(DOL)加入过量的双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)，加热溶解使其形成饱和溶液，然后静置冷却备用；
b)向溶剂四乙二醇二甲醚(TEGDME)加入过量的双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)，加热溶解使其形成饱和溶液，然后静置冷却备用；
c)向[(DEmim)BF4]的离子液体溶剂中加入过量的LiTFSI，加热溶解形成饱和溶液，然后静置冷却备用；
d)取2mLLiTFSI-DOL与0.5mLLiTFSI-TEGDME的饱和溶液于试剂瓶中，然后加入50μL的饱和离子液体；
将混合溶剂放置在惰性气氛下，静置1周后得到粘度急剧增大的凝胶电解液。

Claims (5)

1.一种原位生成凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征是：原位生成凝胶聚合物电解质的制备过程：采用电解液单组分作为前驱体，采用离子液体电解液用于引发剂，通过室温静置自聚合的方式得到凝胶聚合物电解质。
2.根据权利要求1所述的原位生成凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征是：作为前驱体的电解液溶剂为1,3-二氧环戊烷，锂盐为双三氟甲基磺酰亚胺锂，用作引发剂溶液为咪唑类离子液体，通过室温静置自聚合得到单组份凝胶聚合物电解质。
3.根据权利要求2所述的原位生成凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征是：作为前驱体的电解液制备时，向1,3-二氧环戊烷溶剂中加入过量的双三氟甲基磺酰亚胺锂，加热溶解形成饱和溶液，静置冷却；然后，向1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的离子液体溶剂中加入过量的双三氟甲基磺酰亚胺锂，加热溶解形成饱和溶液，静置冷却；按10mL饱和溶液，加入10－150μL的饱和离子液体体积比混合；将混合溶液放置在惰性气氛下，静置得到粘度急剧增大的凝胶电解液。
4.根据权利要求1所述的原位生成凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征是：作为前驱体的电解液溶剂为1,3-二氧环戊烷，四乙二醇二甲醚，锂盐为双三氟甲基磺酰亚胺锂，用作引发剂溶液为咪唑类离子液体，通过室温静置自聚合得到双组份凝胶聚合物电解质。
5.根据权利要求4所述的原位生成凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征是：作为前驱体的电解液制备时，向1,3-二氧环戊烷溶剂中加入过量的双三氟甲基磺酰亚胺锂，加热溶解形成饱和溶液，静置冷却；向四乙二醇二甲醚溶剂中加入过量的双三氟甲基磺酰亚胺锂，加热溶解形成饱和溶液，静置冷却；然后，向1-癸基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的离子液体溶剂中加入过量的双三氟甲基磺酰亚胺锂，加热溶解形成饱和溶液，静置冷却；按体积比2mL1,3-二氧环戊烷与双三氟甲基磺酰亚胺锂的饱和溶液，和0.1－0.6mL四乙二醇二甲醚与双三氟甲基磺酰亚胺锂的饱和溶液，加入10－150μL的饱和离子液体进行混合；将混合溶液放置在惰性气氛下，静置得到粘度急剧增大的凝胶电解液。
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