CN109888382B - 一种黏土增强聚合物固态电解质薄膜的制备方法 - Google Patents

一种黏土增强聚合物固态电解质薄膜的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109888382B
CN109888382B CN201910298015.3A CN201910298015A CN109888382B CN 109888382 B CN109888382 B CN 109888382B CN 201910298015 A CN201910298015 A CN 201910298015A CN 109888382 B CN109888382 B CN 109888382B
Authority
CN
China
Prior art keywords
clay
polymer electrolyte
electrolyte film
reinforced polymer
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910298015.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109888382A (zh
Inventor
李丽波
周达
翟墨
杜金田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin University of Science and Technology
Original Assignee
Harbin University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin University of Science and Technology filed Critical Harbin University of Science and Technology
Priority to CN201910298015.3A priority Critical patent/CN109888382B/zh
Publication of CN109888382A publication Critical patent/CN109888382A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109888382B publication Critical patent/CN109888382B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Abstract

本发明涉及一种黏土增强聚合物电解质薄膜的制备方法，该聚合物电解质具有4.2V的电化学稳定窗口，室温下电导率为4.8×10‑4 S/cm，其组成包括聚偏氟乙烯和植物蛋白，双三氟甲磺酰亚胺基锂以及黏土，本发明提供的聚合物电解质，其添加的黏土能够有效的增加聚偏氟乙烯和植物蛋白混合基体中的非晶区，植物蛋白的加入使聚合物电解质薄膜孔隙率增加，有利于的锂离子迁移，从而大大提高了聚合物电解质薄膜的电导率，本发明属于黏土增强聚合物电解质，绿色环保，且具有高电导率以及宽的稳定窗口。

Description

一种黏土增强聚合物固态电解质薄膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种动力锂离子电池材料的制备方法，具体涉及一种黏土增强聚合物电解质薄膜的制备。
背景技术
金属锂的能量密度较高，且质量较轻，是一种理想的储能材料，近年来，锂离子电池的发展极其迅速，得到了国家的大力扶持。但是目前来看，锂离子电池的应用大多是在小型的电子元件中，类似于智能手机，笔记本电脑等等，在电动汽车上只得到了初步的应用，因为锂离子电池其本身存在着许多问题，比如现在大多使用的锂离子电池内部多为液态电解质，会在电池进行大功率放电时挥发为可燃的有机化合物气体，导致电池处于高温状态下容易发生爆炸，造成人身安全和财产损失，因此，固态聚合物电解质应运而生。
聚偏氟乙烯体系中，C-F具有很强的吸电子能力，而且其介电常数较高，成膜性好，有很好的机械强度、电化学稳定性、热稳定性，是一种极佳的电解质基体材料，但是其结晶度较高，电导率达不到使用要求；黏土是由二维排列的Si-O四面体和Al-O八面体组成的硅酸盐，它的加入可以有效的打乱聚合物链的规则排列，同时由于其独特的层状结构，方便聚合物链段插入，使聚合物体系的结晶度进一步降低，达到增强电导率的目的。
发明内容
本发明的目的是为了在保证聚合物电解质薄膜其他性能的前提下，提高聚合物电解质薄膜的离子电导率，提供一种黏土增强聚合物电解质薄膜的制备方法。
本发明提供一种黏土增强聚合物电解质薄膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，将聚偏氟乙烯和植物蛋白溶解在N,N-二甲基乙酰胺中，形成淡黄色的溶液，将黏土溶解在N,N-二甲基乙酰胺中，然后将两种溶液混合在一起，形成混合溶液，向混合液中加入双三氟甲磺酰亚胺基锂，得到初步溶液；
步骤二，采用延流法，将溶液在干净的玻璃板上流延，于120℃的真空烘箱中干燥40min，得到聚合物电解质薄膜。
本发明包含以下有益效果：
本发明采用的原料价格低廉，来源广泛，满足工业化要求，有良好的电化学性能与机械性能，并且制备过程简单，非常适合工业化生产。
附图说明
图1为本发明一种黏土增强聚合物电解质薄膜的电导率随不同黏土含量变折线图。
图2为本发明一种黏土增强聚合物电解质薄膜的电化学稳定窗口。
图3为本发明一种黏土增强聚合物电解质薄膜电池0.5C的充放电测试曲线。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的一种黏土增强聚合物电解质薄膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，将聚偏氟乙烯和植物蛋白溶解在N,N-二甲基乙酰胺中，形成淡黄色的溶液，将黏土溶解在N,N-二甲基乙酰胺中，然后将两种溶液混合在一起，形成混合溶液，向混合液中加入双三氟甲磺酰亚胺基锂，得到初步溶液；
步骤二，采用延流法，将溶液在干净的玻璃板上流延，于120℃的真空烘箱中干燥40min，得到聚合物电解质薄膜。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点在于：步骤一所述使用的植物蛋白和聚偏氟乙烯质量比为4：5，其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同点在于：步骤一所述使用的黏土与混合基体的质量比为0.02～0.13：1，最佳为0.09：1，其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点在于：步骤一所述使用的双三氟甲磺酰亚胺基锂的质量分数为42％，其他与具体实施方式一至三之一相同。
通过以下实施例验证本发明的有益效果。
具体实施例
本实施例方式的一种黏土增强聚合物电解质薄膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，称取0.25g聚偏氟乙烯和0.2g植物蛋白加入容量瓶中，加入4ml N,N-二甲基乙酰胺溶剂，搅拌12h至基体材料充分溶解；
步骤二，称取0.01～0.06g黏土加入容量瓶中，加入2ml N,N-二甲基乙酰胺溶剂，搅拌12h直至充分溶解，之后将上述操作所得到的黏土溶液加入到步骤一所得到的混合溶液中，继续搅拌6h；
步骤三，向上述所得混合溶液加入0.4g双三氟甲磺酰亚胺基锂，继续搅拌6h后，浇铸在干净的玻璃板上，于120℃的真空烘箱中烘干，得到黏土增强聚合物电解质薄膜。
从图1可以看出，黏土的含量为0.04g时所得到的聚合物电解质薄膜具有最佳地电导率，电导率为4.8×10-4S/cm。
从图2可以看出，本发明所得到的聚合物电解质薄膜的电化学稳定窗口可以达到4.2V。
从图3可以看出，电池在0.5C下进行了50次充放电循环，首次充放电比容量分别为102.2mAh·g-1和98.2mAh·g-1，第50次充放电比容量分别为62.6mAh·g-1和62.7mAh·g-1，电池50次充放电测试中电池的库伦效率平均值在99.8％以上，表明电池良好的循环性能。

Claims (4)

1.一种黏土增强聚合物电解质薄膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，将聚偏氟乙烯和植物蛋白溶解在N,N-二甲基乙酰胺中，形成淡黄色的溶液，将黏土溶解在N,N-二甲基乙酰胺中，然后将两种溶液混合在一起，形成混合溶液，向混合液中加入双三氟甲磺酰亚胺基锂，得到初步溶液；
步骤二，采用延流法，将溶液在干净的玻璃板上流延，于120℃的真空烘箱中干燥40min，得到聚合物电解质薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种黏土增强聚合物电解质薄膜的制备方法，其特征在于组成基体的植物蛋白和聚偏氟乙烯质量比为4：5。
3.根据权利要求1所述的一种黏土增强聚合物电解质薄膜的制备方法，其特征在于黏土与混合基体的质量比为0.02～0.13：1。
4.根据权利要求1所述的一种黏土增强聚合物电解质薄膜的制备方法，其特征在于双三氟甲磺酰亚胺基锂的质量分数为42％。
CN201910298015.3A 2019-04-15 2019-04-15 一种黏土增强聚合物固态电解质薄膜的制备方法 Active CN109888382B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910298015.3A CN109888382B (zh) 2019-04-15 2019-04-15 一种黏土增强聚合物固态电解质薄膜的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910298015.3A CN109888382B (zh) 2019-04-15 2019-04-15 一种黏土增强聚合物固态电解质薄膜的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109888382A CN109888382A (zh) 2019-06-14
CN109888382B true CN109888382B (zh) 2022-05-03

Family

ID=66937340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910298015.3A Active CN109888382B (zh) 2019-04-15 2019-04-15 一种黏土增强聚合物固态电解质薄膜的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109888382B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113078351A (zh) * 2021-03-29 2021-07-06 珠海冠宇电池股份有限公司 一种固态电解质、其制备方法和固态电池

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7335321B1 (en) * 1999-11-29 2008-02-26 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. Films for electrochemical components and method for production thereof
WO2012029805A1 (ja) * 2010-08-31 2012-03-08 日本ゼオン株式会社 電池多孔膜用スラリー組成物、二次電池用多孔膜の製造方法、二次電池用多孔膜、二次電池用電極、二次電池用セパレーター及び二次電池

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4623626B2 (ja) * 2004-01-30 2011-02-02 日東電工株式会社 多孔質膜およびその製造方法
JP5099412B2 (ja) * 2006-03-11 2012-12-19 独立行政法人産業技術総合研究所 変性粘土を用いた膜
CN101412819B (zh) * 2007-10-15 2011-04-06 西北师范大学 咪唑阳离子插层蒙脱土制备微孔聚合物电解质的方法
WO2012154835A1 (en) * 2011-05-09 2012-11-15 Washington State University Research Foundation Flexible solid-state conductors
CN104282946A (zh) * 2013-07-07 2015-01-14 山东润峰集团新能源科技有限公司 一种水系制备凝胶聚合物锂离子电池的方法
EP2899784B1 (en) * 2014-01-22 2018-10-31 Printed Energy Pty Ltd Diatomaceous energy storage devices
CN105489940B (zh) * 2015-08-31 2018-05-15 哈尔滨理工大学 一种简便制备锂离子电池聚合物电解质薄膜的方法
CN108878972B (zh) * 2018-07-06 2021-11-30 哈尔滨理工大学 一种全生物类固态聚合物电解质膜的制备方法
CN109037550B (zh) * 2018-07-26 2021-11-26 中科（淮安）新能源技术开发有限公司 一种有机黏土矿物与聚偏氟乙烯共混制备锂电池涂覆隔膜的方法
CN109546207A (zh) * 2018-11-30 2019-03-29 西安交通大学 一种复合固态聚合物电解质膜及其制备方法和应用

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7335321B1 (en) * 1999-11-29 2008-02-26 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. Films for electrochemical components and method for production thereof
WO2012029805A1 (ja) * 2010-08-31 2012-03-08 日本ゼオン株式会社 電池多孔膜用スラリー組成物、二次電池用多孔膜の製造方法、二次電池用多孔膜、二次電池用電極、二次電池用セパレーター及び二次電池

Also Published As

Publication number Publication date
CN109888382A (zh) 2019-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107492680B (zh) 一种碳酸亚乙烯酯及聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯基聚合物电解质及其制备方法
Sun et al. Sulfur-rich polymeric materials with semi-interpenetrating network structure as a novel lithium–sulfur cathode
Park et al. New battery strategies with a polymer/Al2O3 separator
CN108232288B (zh) 一种含硫聚合物电解质及其构成的固态锂电池及其制备
CN109671985A (zh) 一种一体化结构在固态锂离子电池中的应用
CN102020780B (zh) 全固态聚合物电解质膜制备方法及所制备的电解质膜
CN108461729B (zh) 一种碲硫复合碳材料及其制备方法与应用
CN108461712B (zh) 一种钾/铁酸钾/普鲁士蓝固态电池及其制备方法
CN114335716A (zh) 一种具有多层结构电解质的原位聚合固态电池及其制备方法
CN113429504B (zh) 一种锂电池用半固态聚离子液体电解质的制备方法
CN111554889A (zh) 一种聚酰亚胺/MXene复合材料及其制备和应用
CN108538633B (zh) 一种新型超级电容器用高电导率聚合离子液体电解质
Wen et al. A new solid-state electrolyte based on polymeric ionic liquid for high-performance supercapacitor
CN100427527C (zh) 有机硫聚合物在二次镁电池正极材料中的应用
CN108373902A (zh) 一种固态电池塑料封装材料及其应用
Lu et al. UV-curable-based plastic crystal polymer electrolyte for high-performance all-solid-state Li-ion batteries
CN113594453A (zh) 一种钠离子电池负极材料及其制备方法
CN110943258A (zh) 一种pvdf-hfp复合木质纤维素凝胶聚合物电解质膜及其制备方法
CN108695553B (zh) 一种全固态钠二次电池电解质、其制备方法及其应用
CN109888382B (zh) 一种黏土增强聚合物固态电解质薄膜的制备方法
CN107425215A (zh) 一种淀粉基复合硬碳负极材料的制备方法及用途
CN111017990B (zh) 一种分等级结构锐钛矿二氧化钛微球的制备方法
CN104485443A (zh) 一种石墨烯聚合物包覆铌掺杂钴铝酸锂复合正极材料的制备方法
CN109627441B (zh) 管状共价有机骨架聚酰亚胺及其制备方法与电池应用
CN110098433B (zh) 一种锂离子电池用大豆蛋白固态电解质膜的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant