CN106981683A - 一种锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质及其制备方法 - Google Patents

一种锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质及其制备方法，属于锂离子电池电解质领域。该锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质主要由以下重量份数的原料制成：可生物降解聚合物35～60份，基体聚合物15～50份，导电锂盐3～30份，无机氧化物1～30份，其制备方法包括以下步骤：1)在惰性气体保护下，将配方量的可生物降解的聚合物和基体聚合物溶解在有机溶剂中，得溶液A；2)将配方量的导电锂盐溶解于步骤1)所得溶液A中，然后加入配方量的无机氧化物，混匀，即得。该锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质具有安全、环境污染小、高电导率、可生物降解的优点，在锂电池领域有广泛的应用。

Description

一种锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质及其制备方法，属于锂离子电池电解质领域。
背景技术
当今社会人们时刻也离不开电池，我们国家每年要消费80亿只左右，每人每年平均要消费6到7只电池，从电视机空调的遥控器，到手电、电动剃须刀、电动牙刷等都需要电池驱动，从一次性电池到可循环利用的可充电电池。然而就可充电电池使用一段时间以后，充放电性能就会下降直至不能正常使用。废弃的电池给我们的环境带来了很大的污染，从早期的铅酸电池到后来的镍镉、镍氢电池，这些电池的电解液含有对人体有害的重金属如铅、镉、镍、汞等，此外还有致癌的酸性或碱性有机溶剂。一旦发生电解液泄露，将会污染土壤、水体，给生物和环境带来巨大的危害，重金属将被生物体吸收，最终在人或其他高等动物内富集，引发各种疾病。
上世纪90年代，索尼首先开发出来了绿色无污染的商业化锂离子电池，并且很快以其稳定的性能、无记忆效应、高容量、循环次数多等优势迅速占领市场，如今锂离子电池几乎占据了一半以上的电池市场份额，从手机电池，充电宝到新能源汽车。虽然锂离子电池相对于镍氢电池、镍镉电池和铅酸电池来说已经在环保方面取得了很大的进步，但是其液态电解质中含有在空气中极不稳定的六氟磷酸锂以及其它有机溶剂和添加剂，这对环境来说无疑是一种威胁。
另外，安全问题也一直是锂离子电池的短板，液态电解质一旦在高温高压或者过充过放条件下容易发生短路、漏液、燃烧甚至爆炸的危险，因此研究人员开始用固态或凝胶态聚合物电解质代替液态有机电解质以解决锂离子电池的安全问题。
公布号为CN 105355972A的中国专利一种锂离子电池凝胶聚合物电解质，由基体聚合物、化学改性纳米二氧化硅、锂盐和混合有机溶剂组成，其中基体聚合物为交联共聚聚合物，虽然有效提高了聚合物膜的离子电导率和力学性能，在安全大功率、高能量密度等方面对聚合物锂电池的应用起到提升和促进作用，但是其中所用聚合物难降解，存留于环境中，势必对人类环境造成一定的威胁，进而危害人类身体健康。
因此，开发一种安全、环境污染小、具有高电导率、可生物降解的聚合物电解质迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质，解决了现有技术聚合物电解质中聚合物难降解等问题。
本发明的第二个目的是提供一种锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质的制备方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质，主要由以下重量份数的原料制成：可生物降解聚合物35～60份、基体聚合物15～50份、导电锂盐3～30份、无机氧化物1～30份。
可生物降解聚合物为现有技术中的可生物降解聚合物。
一般的，可生物降解聚合物为聚己二酸丁二醇酯、己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物、聚羟基丁酸酯、聚羟基丁酸戊酸共聚酯和聚羟基丁酸己酸共聚酯中的任意一种或几种。
进一步地，可生物降解聚合物优选为己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物。
所述基体聚合物为聚环氧乙烷、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚环氧丙烷、聚偏氯乙烯中的任意一种或几种。
所述导电锂盐为高氯酸锂、三氟甲基磺酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂中的任意一种。
所述无机氧化物为无机氧化物颗粒，具体为三氧化二铝、二氧化钛、二氧化硅中的任意一种。向聚合物电解质体系中加入固体无机氧化物填料，能够降低体系的结晶度，利于电导率的提高和机械性能的改善，增进Li/电解质界面稳定性，利于提高电池的循环寿命。
上述锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：
1)在氩气保护下，将配方量的可生物降解的聚合物和基体聚合物溶解在有机溶剂中，得溶液A；
2)将配方量的导电锂盐溶解于步骤1)所得溶液A中，然后加入配方量的无机氧化物，混匀，即得。
步骤1)中有机溶剂为非质子极性溶剂。
上述非质子极性溶剂为二甲亚砜、四氢呋喃、氮氮二甲基甲酰胺、氮氮二甲基乙酰胺、乙腈、二氯甲烷、乙酸乙酯中的任意一种。
所述非质子极性溶剂的类型根据所用导电锂盐、可生物降解的聚合物、基体聚合物的分子结构来选择。所用非质子极性溶剂要能够使聚合物与导电锂盐之间能够互相渗透，混合均匀，不产生相分离。
步骤1)中可生物降解的聚合物和基体聚合物的质量比为0.7～3:1。
步骤1)中溶解为将可生物降解的聚合物和基体聚合物中的一种加入有机溶剂中溶解后再加入另一种溶解。可生物降解的聚合物和基体聚合物的溶解均需在40～70℃下搅拌2～3h条件下进行。加热温度要低于非质子极性溶剂的沸点。
步骤1)溶液A中，可生物降解的聚合物和基体聚合物的质量分数之和为5～25％，优选为5～9.3％。
步骤2)中导电锂盐的溶解和加入无机氧化物后的混匀方式均为在40～70℃下搅拌0.5～2h。加热温度要低于非质子极性溶剂的沸点。
步骤2)中导电锂盐溶解后得到的混合体系中导电锂盐的质量分数为0.3％～3.4％。加入无机氧化物后的体系中，无机氧化物在共混液中的质量分数为0.1％～2.9％。
上述锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质的制备方法，还包括以下步骤：在氩气保护下，将步骤2)制得的可生物降解的聚合物电解质在模具中铸膜，50～70℃烘箱干燥6～12h，再50～70℃真空干燥6-12h，得可生物降解的复合聚合物电解质膜。
上述模具为聚四氟乙烯模具。
一种锂电池，使用上述可生物降解的复合聚合物电解质。
本发明的锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质由可生物降解的聚合物、基体聚合物、导电锂盐、无机氧化物颗粒用共混的方式制备而成。这种方法使得可生物降解的聚合物均匀的分散并穿插于整个聚合物电解质的基体中，形成了类似物理网状的结构，当可生物降解聚合物被微生物分解后，加速了基体聚合物的降解速率，最终使得聚合物电解质全部降解。同时由于添加了无机氧化物颗粒，降低了聚合物的结晶度，增加了锂离子的传导能力，进而增加了电解质的电导率。
本发明共混铸膜法相对于共聚改性更加简单易行，易于控制组分之间的比例关系，从而能够使所得聚合物电解质具有更高的电导率和机械强度，且能够实现其更快的降解。
进一步的，本发明的可生物降解的聚合物采用己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物(PBAT)，既有较好的延展性和断裂伸长率，也有较好的耐热性和抗冲击性能，还具有优良的生物降解性和成膜性。PBAT熔点在130℃左右，高温安全性好，而且它综合了脂肪族聚酯的优异降解性能和芳香族聚酯的良好力学性能。将己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物(PBAT)运用到聚合物电解质中，可以达到使聚合物电解质安全可降解的目的。但PBAT的结晶度大概在30％左右，且是一种半结晶型聚合物，为了提高锂离子传导率需要加入一些无机氧化物和低结晶度的高聚物材料与其共混，以降低它的结晶度、提高电导率，制得可生物降解的复合聚合物电解质。
本发明锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质的制备方法，具有高效，低成本，工艺简单易行，实用，适合工业化扩大生产的优点。通过这种方法得到的电解质具有良好的力学性能和电导率，而且在使用过后还可以通过生物降解的方法减小固体电解质对于环境的危害，在锂电池领域具有好的应用前景。
具体实施方式
实施例1
本实施例锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质由以下重量份数的原料制成：0.35g己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，0.15g聚丙烯腈、0.2g双三氟甲烷磺酰亚胺锂，0.3g三氧化二铝颗粒。
上述锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质的制备方法包括以下步骤：
1)在氩气保护下，称取0.35g己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物(PBAT)加入10ml的氮氮二甲基甲酰胺中，70℃加热搅拌2h，充分溶解后加入0.15g聚丙烯腈，继续搅拌2h，充分溶解，得溶液A；
2)在氩气保护下，称取0.2g双三氟甲烷磺酰亚胺锂加入溶液A中，70℃搅拌2h，得溶液B；
3)在氩气保护下，称取0.3g三氧化二铝颗粒加入上述溶液B中，70℃搅拌2h，即得可生物降解的复合聚合物电解质铸膜溶液；
4)在氩气保护下，将步骤3)制得的可生物降解的复合聚合物电解质铸膜溶液在聚四氟乙烯模具中铸膜，70℃烘箱干燥6h，再抽真空70℃干燥6h，得可生物降解的复合聚合物电解质膜。
本实施例的锂电池为聚合物锂电池，使用上述可生物降解的复合聚合物电解质膜。
实施例2
本实施例锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质由以下重量份数的原料制成：0.6g己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，0.2g聚甲基丙烯酸甲酯，0.03g双三氟甲烷磺酰亚胺锂，0.17g三氧化二铝颗粒。
上述锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质的制备方法包括以下步骤：
1)在氩气保护下，称取0.6g己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物(PBAT)加入10ml的氮氮二甲基甲酰胺中，40℃加热搅拌3h，充分溶解后加入0.2g聚甲基丙烯酸甲酯，继续搅拌3h，充分溶解，得溶液A；
2)在氩气保护下，称取0.03g双三氟甲烷磺酰亚胺锂加入溶液A中，40℃搅拌0.5h，得溶液B；
3)在氩气保护下，称取0.17g三氧化二铝加入上述溶液B中，40℃搅拌2h，即得可生物降解的复合聚合物电解质铸膜溶液；
4)在氩气保护下，将步骤3)制得的可生物降解的复合聚合物电解质铸膜溶液在聚四氟乙烯模具中铸膜，50℃烘箱干燥12h，再抽真空50℃干燥12h，得可生物降解的复合聚合物电解质膜。
本实施例的锂电池为聚合物锂电池，使用上述可生物降解的复合聚合物电解质膜。
实施例3
本实施例锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质由以下重量份数的原料制成：0.35g己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物(PBAT)，0.5g聚偏氟乙烯，0.14g双三氟甲烷磺酰亚胺锂，0.01g三氧化二铝颗粒。
上述锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质的制备方法包括以下步骤：
1)在氩气保护下，称取0.35g己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物(PBAT)加入10ml的氮氮二甲基甲酰胺中，70℃加热搅拌2.5h，充分溶解后加入0.5g聚偏氟乙烯，继续搅拌2h，充分溶解，得溶液A；
2)在氩气保护下，称取0.14g双三氟甲烷磺酰亚胺锂加入溶液A中，70℃搅拌2h，得溶液B；
3)在氩气保护下，称取0.01g三氧化二铝颗粒加入上述溶液B中，60℃搅拌0.5h，即得可生物降解的复合聚合物电解质铸膜溶液；
4)在氩气保护下，将步骤3)制得的可生物降解的复合聚合物电解质铸膜溶液在聚四氟乙烯模具中浇铸，60℃烘箱干燥6h，再抽真空60℃干燥6h，得可生物降解的复合聚合物电解质膜。
本实施例的锂电池为聚合物锂电池，使用上述可生物降解的复合聚合物电解质膜。
实施例4
本实施例锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质由以下重量份数的原料制成：0.3g己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物(PBAT)，0.3g聚环氧乙烷，0.3g双三氟甲烷磺酰亚胺锂和0.1g三氧化二铝颗粒。
上述锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质的制备方法包括以下步骤：
1)在氩气保护下，称取0.3g己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物(PBAT)加入10ml的氮氮二甲基甲酰胺中，65℃加热搅拌3h，充分溶解后加入0.3g聚环氧乙烷，继续搅拌2h，充分溶解，得溶液A；
2)在氩气保护下，称取0.3g双三氟甲烷磺酰亚胺锂加入溶液A中，55℃搅拌2h，得溶液B；
3)在氩气保护下，称取0.1g三氧化二铝颗粒加入上述溶液B中，70℃搅拌1h，即得可生物降解的复合聚合物电解质铸膜溶液；
4)在氩气保护下，将步骤3)制得的可生物降解的复合聚合物电解质铸膜溶液在聚四氟乙烯模具中浇铸，55℃烘箱干燥12h，再抽真空55℃干燥6h，得可生物降解的复合聚合物电解质膜。
本实施例的锂电池为聚合物锂电池，使用上述可生物降解的复合聚合物电解质膜。
实施例5
本实施例锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质由以下重量份数的原料制成：0.3g己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物(PBAT)，0.15g聚丙烯腈(PAN)，0.15聚偏氟乙烯(PVDF)，0.3g双三氟甲烷磺酰亚胺锂，0.1g三氧化二铝颗粒。
上述锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质的制备方法包括以下步骤：
1)在氩气保护下，称取0.3g己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物(PBAT)加入10ml的氮氮二甲基甲酰胺中，65℃加热搅拌3h，充分溶解后加入0.15g聚丙烯腈(PAN)和0.15聚偏氟乙烯(PVDF)，继续搅拌2h，充分溶解，得溶液A；
2)在氩气保护下，称取0.3g双三氟甲烷磺酰亚胺锂加入溶液A中，55℃搅拌2h，得溶液B；
3)在氩气保护下，称取0.1g三氧化二铝颗粒加入溶液B中，70℃搅拌2h，即得可生物降解的复合聚合物电解质铸膜溶液；
4)在氩气保护下，将步骤3)制得的可生物降解的复合聚合物电解质铸膜溶液在聚四氟乙烯模具中铸膜，55℃烘箱干燥12h，再抽真空55℃下干燥6h，得可生物降解的复合聚合物电解质膜。
本实施例的锂电池为聚合物锂电池，使用上述可生物降解的复合聚合物电解质膜。
实施例6
本实施例锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质由以下重量份数的原料制成：0.3g己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物(PBAT)，0.15g聚丙烯腈(PAN)和0.15聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，0.3g双三氟甲烷磺酰亚胺锂和0.1g三氧化二铝颗粒。
上述锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质的制备方法包括以下步骤：
1)在氩气保护下，称取0.3g己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物(PBAT)加入10ml的氮氮二甲基乙酰胺中，65℃加热搅拌3h，充分溶解后加入0.15g聚丙烯腈(PAN)和0.15聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，继续搅拌2h，充分溶解，得溶液A；
2)在氩气保护下，称取0.3g双三氟甲烷磺酰亚胺锂加入溶液A中，60℃搅拌2h，得溶液B；
3)在氩气保护下，称取0.1g三氧化二铝颗粒加入上述溶液B中，65℃搅拌3h，即得可生物降解的复合聚合物电解质铸膜溶液；
4)在氩气保护下，将步骤3)制得的可生物降解的复合聚合物电解质铸膜溶液在聚四氟乙烯模具中浇铸，70℃烘箱干燥9h，再抽真空70℃干燥8h，得可生物降解的复合聚合物电解质膜。
本实施例的锂电池为聚合物锂电池，使用上述可生物降解的复合聚合物电解质膜。
实施例7
本实施例锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质由以下重量份数的原料制成：0.5g聚己二酸丁二醇酯(PBA)，0.4g聚偏氯乙烯，0.2g三氟甲基磺酸锂，0.3g二氧化钛颗粒。
上述锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质的制备方法包括以下步骤：
1)在氩气保护下，称取0.5g聚己二酸丁二醇酯(PBA)加入10ml的二甲氩砜中，60℃加热搅拌3h，充分溶解后加入0.4g聚偏氯乙烯，继续搅拌3h，充分溶解，得溶液A；
2)在氩气保护下，称取0.2g三氟甲基磺酸锂加入溶液A中，50℃搅拌1h，得溶液B；
3)在氩气保护下，称取0.3g二氧化钛颗粒加入上述溶液B中，60℃搅拌2h，即得可生物降解的复合聚合物电解质铸膜溶液；
4)在氩气保护下，将所述步骤3)制得的可生物降解的复合聚合物电解质铸膜溶液在聚四氟乙烯模具中铸膜，50℃烘箱干燥8h，再抽真空50℃以下干燥8h，得可生物降解的复合聚合物电解质膜。
本实施例的锂电池为聚合物锂电池，使用上述可生物降解的复合聚合物电解质膜。
实施例8
本实施例锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质由以下重量份数的原料制成：0.5g聚羟基丁酸酯，0.35g聚环氧丙烷，0.25g高氯酸锂，0.25g二氧化硅颗粒。
上述锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质的制备方法包括以下步骤：
1)在氩气保护下，称取0.5g聚羟基丁酸酯加入10ml的二甲基亚砜中，70℃加热搅拌3h，充分溶解后加入0.35g聚环氧丙烷，继续搅拌3h，充分溶解，得溶液A；
2)在氩气保护下，称取0.25g高氯酸锂加入溶液A中，50℃搅拌1h，得溶液B；
3)在氩气保护下，称取0.25g二氧化硅颗粒加入上述溶液B中，55℃搅拌2h，即得可生物降解的复合聚合物电解质铸膜溶液；
4)在氩气保护下，将步骤3)制得的可生物降解的复合聚合物电解质铸膜溶液在聚四氟乙烯模具中铸膜，65℃烘箱干燥12h，再抽真空65℃以下干燥8h，得可生物降解的复合聚合物电解质膜。
本实施例的锂电池为聚合物锂电池，使用上述可生物降解的复合聚合物电解质膜。
实施例9
本实施例锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质由以下重量份数的原料制成：0.6g聚羟基丁酸酯，0.35g聚环氧丙烷，0.3g二草酸硼酸锂，0.25g二氧化硅颗粒。
上述锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质的制备方法包括以下步骤：
1)在氩气保护下，称取0.6g聚羟基丁酸酯加入10ml的二氯甲烷中，55℃加热搅拌3h，充分溶解后加入0.35g聚环氧丙烷，继续搅拌3h，充分溶解，得溶液A；
2)在氩气保护下，称取0.3g二草酸硼酸锂加入溶液A中，50℃搅拌1h，得溶液B；
3)在氩气保护下，称取0.25g二氧化硅颗粒加入上述溶液B中，55℃搅拌2h，即得可生物降解的复合聚合物电解质铸膜溶液；
4)在氩气保护下，将步骤3)制得的可生物降解的复合聚合物电解质铸膜溶液在聚四氟乙烯模具中铸膜，50℃烘箱干燥9h，再抽真空50℃干燥10h，得可生物降解的复合聚合物电解质膜。
本实施例的锂电池为聚合物锂电池，使用上述可生物降解的复合聚合物电解质膜。
实施例10
本实施例锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质由以下重量份数的原料制成：0.5g聚己二酸丁二醇酯，0.25g聚甲基丙烯酸甲酯，0.3g二氟草酸硼酸锂，0.25g二氧化钛颗粒。
上述锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质的制备方法包括以下步骤：
1)在氩气保护下，称取0.5g聚己二酸丁二醇酯加入10ml的乙酸乙酯中，55℃加热搅拌3h，充分溶解后加入0.25g聚甲基丙烯酸甲酯，继续搅拌3h，充分溶解，得溶液A；
2)在氩气保护下，称取0.3g二氟草酸硼酸锂加入溶液A中，50℃搅拌1h，得溶液B；
3)在氩气保护下，称取0.25g二氧化钛颗粒加入上述溶液B中，55℃搅拌2h，即得可生物降解的复合聚合物电解质铸膜溶液；
4)在氩气保护下，将步骤3)制得的可生物降解的复合聚合物电解质铸膜溶液在聚四氟乙烯模具中铸膜，55℃烘箱干燥9h，再抽真空55℃干燥10h，得可生物降解的复合聚合物电解质膜。
本实施例的锂电池为聚合物锂电池，使用上述可生物降解的复合聚合物电解质膜。
对比例
本对比例复合聚合物电解质由以下重量分数的原料制成：0.5g聚丙烯腈、0.3g双三氟甲烷磺酰亚胺锂，0.3g三氧化二铝颗粒。
上述复合聚合物电解质的制备方法包括以下步骤：
1)在氩气保护下，称取0.5g聚丙烯腈加入10ml的氮氮二甲基甲酰胺中，50℃加热搅拌3h，充分溶解，得溶液A；
2)在氩气保护下，称取0.3g双三氟甲烷磺酰亚胺锂加入溶液A中，50℃搅拌2h，得溶液B；
3)在氩气保护下，称取0.3g三氧化二铝颗粒加入上述溶液B中，50℃搅拌1h，即得复合聚合物电解质铸膜溶液；
4)在氩气保护下，将步骤3)制得的复合聚合物电解质铸膜溶液在聚四氟乙烯模具中铸膜，60℃烘箱干燥6h，再抽真空60℃干燥6h，得复合聚合物电解质膜。
本对比例的锂电池为聚合物锂电池，使用上述可生物降解的复合聚合物电解质膜。
实验例1
电导率测试
1)将实施例1-10及对比为例所得复合聚合物电解质膜裁成直径为16mm的圆片，夹在两片不锈钢片之间，组装成密封良好的阻塞电池。
2)在不同温度下使用上海辰华公司的CHI670电化学工作站测试阻塞电池的交流阻抗，频率范围为0.1～10000Hz。由交流阻抗谱图得出复合聚合物电解质的电阻Rd，按下式计算电导率σ＝d/Rd S其中σ、Rd、d和S分别为复合电解质膜的电导率、本体电阻、厚度和面积。经计算，不同温度下离子电导率数据见表1。由表1可知，本发明实施例所得复合聚合物电解质电导率明显高于对比例。
表1实施例1-10及对比例所得复合聚合物电解质电导率性能测试结果
实验例2
降解测试：
将实施例1-10及对比例所得复合电解质膜，剪成大小为3cm×3cm的个正方形薄片，并精确称量每一样品材料的重量m1，用紫外灯照射5天后称重m2，计算质量减少量m1-m2和降解百分数[(m1-m2)/m1]×100％，计算结果如表2所示。由上述表2数据可得，本发明所得复合电解质膜降解率达20％以上，远远高于对比例。
表2实施例1-10及对比例所得复合聚合物电解质降解测试结果

Claims (9)

1.一种锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质，其特征在于，主要由以下重量份数的原料制成：可生物降解聚合物35～60份、基体聚合物15～50份、导电锂盐3～30份、无机氧化物1～30份。
2.如权利要求1所述的锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质，其特征在于，所述可生物降解聚合物为聚己二酸丁二醇酯、己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物、聚羟基丁酸酯、聚羟基丁酸戊酸共聚酯和聚羟基丁酸己酸共聚酯中的任意一种或几种。
3.如权利要求1所述的锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质，其特征在于，所述基体聚合物为聚环氧乙烷、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚环氧丙烷、聚偏氯乙烯中的任意一种或几种。
4.如权利要求1所述的锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质，其特征在于，所述导电锂盐为高氯酸锂、三氟甲基磺酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂中的任意一种。
5.如权利要求1所述的锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质，其特征在于，所述无机氧化物为三氧化二铝、二氧化钛、二氧化硅中的任意一种。
6.一种如权利要求1所述的锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在惰性气体保护下，将配方量的可生物降解的聚合物和基体聚合物溶解在有机溶剂中，得溶液A；
2)将配方量的导电锂盐溶解于步骤1)所得溶液A中，然后加入配方量的无机氧化物，混匀，即得。
7.如权利要求6所述的锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质的制备方法，
其特征在于，步骤1)中有机溶剂为非质子极性溶剂。
8.如权利要求6所述的锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质的制备方法，
其特征在于，步骤1)中溶解为将可生物降解的聚合物和基体聚合物中的一种加入有机溶剂中溶解后再加入另一种溶解。
9.如权利要求6-8任一项所述的锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质的制备方法，其特征在于，还包括以下步骤：在氩气保护下，将所述步骤2)制得的可生物降解的复合聚合物电解质在模具中铸膜，50～70℃烘箱干燥6～2h，再50～70℃真空干燥6-12h，得锂电池用可生物降解的复合聚合物电解质膜。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108963335A (zh) * 2018-07-13 2018-12-07 苏州思达奇环保新材料有限公司 一种可降解电解质材料及其制备方法以及它在高比能固态锂空气电池中的应用
CN109546210A (zh) * 2018-11-14 2019-03-29 山东大学 一种高电压全固态锂电池电解质及其制备方法
CN111293354A (zh) * 2020-02-24 2020-06-16 王美岭 一种锂电池复合固态电解质膜及其制备方法
CN113105724A (zh) * 2021-03-23 2021-07-13 慧迈材料科技(广东)有限公司 一种可降解塑料包装袋的制备方法及其应用
CN113698720A (zh) * 2021-08-09 2021-11-26 华合新材料科技股份有限公司 一种高抗菌、可生物降解的pmma合金材料及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102324483A (zh) * 2011-08-31 2012-01-18 武汉纺织大学 一种可生物降解的共混型聚合物电解质膜及其制备方法
CN105355972A (zh) * 2015-09-15 2016-02-24 江西省科学院能源研究所 一种互穿网络结构纳米SiO2类复合电解质及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102324483A (zh) * 2011-08-31 2012-01-18 武汉纺织大学 一种可生物降解的共混型聚合物电解质膜及其制备方法
CN105355972A (zh) * 2015-09-15 2016-02-24 江西省科学院能源研究所 一种互穿网络结构纳米SiO2类复合电解质及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HUALIN WANG等: "Preparation of Poly(lactic acid)/Poly(methyl methacrylate)/Silicon Dioxide Degradable Hybrid Electrolytes", 《JOURNAL OF APPLIED POLYMER SCIENCE》 *
居乃琥: "《酶工程手册》", 31 August 2011 *
徐鼐: "《通用级聚乳酸的改性与加工成型》", 31 January 2016 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108963335A (zh) * 2018-07-13 2018-12-07 苏州思达奇环保新材料有限公司 一种可降解电解质材料及其制备方法以及它在高比能固态锂空气电池中的应用
CN109546210A (zh) * 2018-11-14 2019-03-29 山东大学 一种高电压全固态锂电池电解质及其制备方法
CN109546210B (zh) * 2018-11-14 2020-09-29 山东大学 一种高电压全固态锂电池电解质及其制备方法
CN111293354A (zh) * 2020-02-24 2020-06-16 王美岭 一种锂电池复合固态电解质膜及其制备方法
CN113105724A (zh) * 2021-03-23 2021-07-13 慧迈材料科技(广东)有限公司 一种可降解塑料包装袋的制备方法及其应用
CN113105724B (zh) * 2021-03-23 2022-07-26 慧迈材料科技(广东)有限公司 一种可降解塑料包装袋的制备方法及其应用
CN113698720A (zh) * 2021-08-09 2021-11-26 华合新材料科技股份有限公司 一种高抗菌、可生物降解的pmma合金材料及其制备方法

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