CN107834108A - 一种大容量聚合物锂离子电池胶态电解质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚合物锂离子电池的技术领域,具体为一种大容量聚合物锂离子电池胶态电解质。该电解质包括聚偏二氟乙烯、氰乙基纤维素甘油醚、二草酸硼酸锂、高氯酸锂、碳酸乙烯酯、N,N‑二甲基甲酰胺,提高了聚合物的电导率,内阻小、倍率性能好,大大提高电池的容量比。
Description
技术领域
本发明涉及聚合物锂离子电池的技术领域,具体为一种大容量聚合物锂离子电池胶态电解质。
背景技术
根据锂离子电池所用电解质材料不同,锂离子电池可以分为液态锂离子电池(lithium ion battery, 简称为LIB)和聚合物锂离子电池(polymer lithium ionbattery, 简称为LIP)两大类,聚合物锂离子电池则以胶态聚合物电解液。而聚合物锂离子电池因为使用了胶态电解质,不会因为液体沸腾而产生大量气体,从而杜绝了剧烈爆炸的可能,比较安全,加上超薄以及灵活的外形,质量轻等优点,成为日后应用的趋势。
凝胶聚合物电解质是由聚合物、锂盐和增塑剂通过一定方法形成的凝胶状电解质,具有液态电解质和固体聚合物电解质的双重性质,室温离子电导率接近液态电解质,与电极材料相容性好且形状可控,是近几年锂离子电池的研究热点。
但是目前的聚合物锂离子电池并没有像一些分析家预测的那样流行,因为其容量并没有得到提高,实际上,容量比标准锂离子电池还有轻微减少,容量与离子电池胶态电解质息息相关,因此,提供一种大容量的聚合物锂离子电池胶态电解质迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种大容量聚合物锂离子电池胶态电解质,该电解质包括聚偏二氟乙烯、氰乙基纤维素甘油醚、二草酸硼酸锂、高氯酸锂、碳酸乙烯酯、N,N-二甲基甲酰胺,提高了聚合物的电导率,内阻小、倍率性能好,大大提高电池的容量比。
一种大容量聚合物锂离子电池胶态电解质,该电解质包括聚偏二氟乙烯、氰乙基纤维素甘油醚、二草酸硼酸锂、高氯酸锂、碳酸乙烯酯、N,N-二甲基甲酰胺,其具体的制备步骤为:
(a)分别称取聚偏二氟乙烯和氰乙基纤维素甘油醚,混合均匀;然后将聚偏二氟乙烯和氰乙基纤维素甘油醚的混合物加入N,N-二甲基甲酰胺中进行溶解,再缓慢加热,加热温度40-60℃,加热时间30-60分钟,得到聚合物溶液;
(b)然后将步骤a得到的聚合物溶液膜与锂盐溶液进行混合,同时进行加热至50-60℃,边加热边搅拌,搅拌5-12小时至凝胶状,得聚合物锂离子电池胶态电解质。
本发明的特点还有:
所述的聚偏二氟乙烯和氰乙基纤维素甘油醚的重量比为,聚偏二氟乙烯:氰乙基纤维素甘油醚=1:5-15,优选为1:10。
所述的锂盐溶液的浓度为3.2-4.5mol/L,锂盐溶液为将二草酸硼酸锂和高氯酸锂溶解在碳酸乙烯酯中,作为优选二草酸硼酸锂和高氯酸锂的重量比为二草酸硼酸锂:高氯酸锂=1-2:5。
聚合物膜与锂盐溶液的重量比为聚合物膜:锂盐溶液=1:5-12,优选为1:8。
本发明的有益效果是:
通过控制适当的聚偏二氟乙烯和氰乙基纤维素甘油醚比例以及与N,N-二甲基甲酰胺等其他一些物料的用量、温度等参数,提高了聚合物的电导率,内阻小、倍率性能好,大大提高电池的容量比,采用该聚合物胶态电解质制备的电池性能好,电导率高,电池容量高,扩大了使用范围,使用寿命长。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。
实施例1
一种大容量聚合物锂离子电池胶态电解质,该电解质包括聚偏二氟乙烯、氰乙基纤维素甘油醚、二草酸硼酸锂、高氯酸锂、碳酸乙烯酯、N,N-二甲基甲酰胺,其具体的制备步骤为:分别称取聚偏二氟乙烯和氰乙基纤维素甘油醚,混合均匀,真空干燥备用;然后将聚偏二氟乙烯和氰乙基纤维素甘油醚的混合物加入N,N-二甲基甲酰胺中进行溶解,再缓慢加热,加热温度60℃,加热时间45分钟直至成聚合物膜;然后将聚合物膜浸入锂盐溶液中,同时进行搅拌5小时至凝胶状,得聚合物锂离子电池胶态电解质。
其中聚偏二氟乙烯和氰乙基纤维素甘油醚的重量比为,聚偏二氟乙烯:氰乙基纤维素甘油醚=1:10。
锂盐溶液的浓度为4.0mol/L,锂盐溶液为将二草酸硼酸锂和高氯酸锂溶解在碳酸乙烯酯中,作为优选二草酸硼酸锂和高氯酸锂的重量比为二草酸硼酸锂:高氯酸锂=1:5。
聚合物膜与锂盐溶液的重量比为聚合物膜:锂盐溶液=1:8。
实施例2
一种大容量聚合物锂离子电池胶态电解质,该电解质包括聚偏二氟乙烯、氰乙基纤维素甘油醚、二草酸硼酸锂、高氯酸锂、碳酸乙烯酯、N,N-二甲基甲酰胺,其具体的制备步骤为:分别称取聚偏二氟乙烯和氰乙基纤维素甘油醚,混合均匀,真空干燥备用;然后将聚偏二氟乙烯和氰乙基纤维素甘油醚的混合物加入N,N-二甲基甲酰胺中进行溶解,再缓慢加热,加热温度40℃,加热时间60分钟直至成聚合物膜;然后将聚合物膜浸入锂盐溶液中,同时进行搅拌8小时至凝胶状,得聚合物锂离子电池胶态电解质。
其中聚偏二氟乙烯和氰乙基纤维素甘油醚的重量比为,聚偏二氟乙烯:氰乙基纤维素甘油醚=1:5。
锂盐溶液的浓度为4.5mol/L,锂盐溶液为将二草酸硼酸锂和高氯酸锂溶解在碳酸乙烯酯中,作为优选二草酸硼酸锂和高氯酸锂的重量比为二草酸硼酸锂:高氯酸锂=2:5。
聚合物膜与锂盐溶液的重量比为聚合物膜:锂盐溶液=1:12。
实施例3
一种大容量聚合物锂离子电池胶态电解质,该电解质包括聚偏二氟乙烯、氰乙基纤维素甘油醚、二草酸硼酸锂、高氯酸锂、碳酸乙烯酯、N,N-二甲基甲酰胺,其具体的制备步骤为:分别称取聚偏二氟乙烯和氰乙基纤维素甘油醚,混合均匀,真空干燥备用;然后将聚偏二氟乙烯和氰乙基纤维素甘油醚的混合物加入N,N-二甲基甲酰胺中进行溶解,再缓慢加热,加热温度50℃,加热时间30分钟直至成聚合物膜;然后将聚合物膜浸入锂盐溶液中,同时进行搅拌12小时至凝胶状,得聚合物锂离子电池胶态电解质。
其中聚偏二氟乙烯和氰乙基纤维素甘油醚的重量比为,聚偏二氟乙烯:氰乙基纤维素甘油醚=1:15。
锂盐溶液的浓度为3.2mol/L,锂盐溶液为将二草酸硼酸锂和高氯酸锂溶解在碳酸乙烯酯中,作为优选二草酸硼酸锂和高氯酸锂的重量比为二草酸硼酸锂:高氯酸锂=1:5。
聚合物膜与锂盐溶液的重量比为聚合物膜:锂盐溶液=1:5。
Claims (4)
1.一种大容量聚合物锂离子电池胶态电解质,该电解质包括聚偏二氟乙烯、氰乙基纤维素甘油醚、二草酸硼酸锂、高氯酸锂、碳酸乙烯酯、N,N-二甲基甲酰胺,其具体的制备步骤为:
(a)分别称取聚偏二氟乙烯和氰乙基纤维素甘油醚,混合均匀;然后将聚偏二氟乙烯和氰乙基纤维素甘油醚的混合物加入N,N-二甲基甲酰胺中进行溶解,再缓慢加热,加热温度40-60℃,加热时间30-60分钟,得到聚合物溶液;
(b)然后将步骤a得到的聚合物溶液膜与锂盐溶液进行混合,同时进行加热至50-60℃,边加热边搅拌,搅拌5-12小时至凝胶状,得聚合物锂离子电池胶态电解质。
2.根据权利要求1所述的大容量聚合物锂离子电池胶态电解质,其特征在于,所述的聚偏二氟乙烯和氰乙基纤维素甘油醚的重量比为,聚偏二氟乙烯:氰乙基纤维素甘油醚=1:5-15,优选为1:10。
3.根据权利要求1所述的大容量聚合物锂离子电池胶态电解质,其特征在于,锂盐溶液的浓度为3.2-4.5mol/L,锂盐溶液为将二草酸硼酸锂和高氯酸锂溶解在碳酸乙烯酯中,作为优选二草酸硼酸锂和高氯酸锂的重量比为二草酸硼酸锂:高氯酸锂=1-2:5。
4.根据权利要求1所述的大容量聚合物锂离子电池胶态电解质,其特征在于,聚合物膜与锂盐溶液的重量比为聚合物膜:锂盐溶液=1:5-12,优选为1:8。
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