CN110767938A - 基于聚合物基质的凝胶电解液 - Google Patents

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徐�明
徐嘉诚
夏恩培
徐娟
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Abstract

本发明提供的基于聚合物基质的凝胶电解液，以丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯作聚合物单体，配以增塑剂，加入电解质的溶液内，常温下加入锂盐，采用聚合法制备得到凝胶聚合物电解质。本发明的电解液对电极有较好的界面稳定性，与电解液的相容性好，以本方案凝胶电解液制备的电池表现出很好的循环性能和倍率充放电，500次充放电循环后，剩余容量仍能保持在464mAhg~(‑1)，在1.0C的放电倍率下,仍能保留较高的容量，其电化学性能均远远高于传统液态电解液电池。

Description

基于聚合物基质的凝胶电解液
技术领域
本发明涉及电解液，尤其是指一种基于聚合物基质的凝胶电解液。
背景技术
聚合物锂离子电池 (PLIB) 是在钢壳、铝壳电池基础上发展起来的第三代新型绿色环保锂离子电池，具有更薄、更轻、更安全、易于加工成超薄、形状各异的电池优点，具有优良的循环性能、良好的低温性能和低膨胀率等优点，适应电子产品微型化、薄型化、轻型化的发展。因而在电子领域应用更加广泛，市场潜力巨大。尽管凝胶电解质已进行商品化生产，但是凝胶电解质存在的机械性能和离子电导率之间的矛盾还没有得到彻底的解决。现在的制备方法往往过于复杂，成本较高。在现有液体电解液技术及基础之上，不增加成本前提下，开发凝胶电解液是一种可行的方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种安全、稳定的基于聚合物基质的凝胶电解液。
为实现上述目的，本发明所提供的技术主案为：基于聚合物基质的凝胶电解液，以丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯作聚合物单体，配以增塑剂，加入电解质的溶液内，常温下加入锂盐，采用聚合法制备得到凝胶聚合物电解质。
所述的增塑剂为碳酸丙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯中的一种或多种复合形成，增塑剂的使用量是电解液重量的0.1~15%。
所述的增塑剂与锂盐的质量份比重为1：0.1-0.6，锂盐为氢氧化钾溶液或高氯酸锂溶液，锂盐浓度为0.3~2 mol /L。
所述的采用内聚合将丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯制备成凝胶聚合物，聚合物的使用量是电解液重量的6~15%。
所述的将碳酸甲乙酯(EMC)+碳酸乙烯酯加入到有机溶剂中，加入浓度为0.3~2mol /L的高氯酸锂溶液，加热溶解，溶解温度为50~70℃，将凝胶聚合物，将混合物在65℃的条件下搅拌直至固体物全部溶解，产物冷却至室温，即得凝胶聚合物电解质。
通过交流阻抗、X射线衍射、循环伏安、恒流充放电、漏电流等测试方法，对凝胶聚合物电解质制成的电容器性能进行检试，凝胶聚合物电解质接近室温时的电导率最高可达9.10mS／cm，接近有机液体电解液的电导率，电化学稳定窗口为2.5V；对电极有较好的界面稳定性，与电解液的相容性好，易合成，成本低。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明，本发明的较佳实施例为：
本实施例的基于聚合物基质的凝胶电解液，以丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯作聚合物单体，配以增塑剂，加入电解质的溶液内，常温下加入锂盐，采用聚合法制备得到凝胶聚合物电解质，其中，
所述的增塑剂为碳酸丙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、四乙二醇中的一种或多种复合形成，如以碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丙烯酯+碳酸乙烯酯(EC)，或者碳酸二甲酯(DMC)+碳酸乙烯酯，又或者采用四乙二醇（TEG）+碳酸乙烯酯，碳酸甲乙酯(EMC)+碳酸乙烯酯作增塑剂均可，增塑剂的使用量是电解液重量的0.1~15%；增塑剂与锂盐的质量份比重为1：0.1-0.6，锂盐为氢氧化钾溶液或高氯酸锂溶液，锂盐浓度为0.3~2 mol /L。
在制备时，根据需要加入电解液重量的0.01~0.15%的促进剂，促进剂为含氮和含硫的有机化合物，其具体为以下任意一种促进剂：醛胺类、胍类、秋兰姆类、噻唑类、二硫代氨基甲酸盐类、黄原酸盐类、硫脲类、次磺酰胺类。
制备时，将丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯粉体通过高速球磨方法，得到颗粒度小于 1μm的粉末；球磨后采用内聚合将丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯制备成凝胶聚合物，聚合物的使用量是电解液重量的6~15%，将碳酸甲乙酯(EMC)+碳酸乙烯酯加入到有机溶剂中，加入浓度为0.3~2 mol /L的高氯酸锂溶液，加热溶解，溶解温度为50~70℃，将凝胶聚合物，将混合物在65℃的条件下搅拌直至固体物全部溶解，产物冷却至室温，即得凝胶聚合物电解质。
通过交流阻抗、X射线衍射、循环伏安、恒流充放电、漏电流等测试方法，对凝胶聚合物电解质制成的电容器性能进行检试，凝胶聚合物电解质接近室温时的电导率最高可达9.10mS／cm，接近有机液体电解液的电导率，电化学稳定窗口为2.5V；对电极有较好的界面稳定性，与电解液的相容性好，以本方案凝胶电解液制备的电池表现出很好的循环性能和倍率充放电，500次充放电循环后，剩余容量仍能保持在464mAhg~(-1)，在1.0C的放电倍率下,仍能保留较高的容量，其电化学性能均远远高于传统液态电解液电池。
以上所述之实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明的原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.基于聚合物基质的凝胶电解液，其特征在于：以丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯作聚合物单体，配以增塑剂，加入电解质的溶液内，常温下加入锂盐，采用聚合法制备得到凝胶聚合物电解质。
2.根据权利要求1所述的基于聚合物基质的凝胶电解液，其特征在于：增塑剂为碳酸丙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯中的一种或多种复合形成，增塑剂的使用量是电解液重量的0.1~15%。
3.根据权利要求1所述的基于聚合物基质的凝胶电解液，其特征在于：增塑剂与锂盐的质量份比重为1：0.1-0.6，锂盐为氢氧化钾溶液或高氯酸锂溶液，锂盐浓度为0.3~2 mol /L。
4.根据权利要求1所述的基于聚合物基质的凝胶电解液，其特征在于：采用内聚合将丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯制备成凝胶聚合物，聚合物的使用量是电解液重量的6~15%。
5.根据权利要求1所述的基于聚合物基质的凝胶电解液，其特征在于：将碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯加入到有机溶剂中，加入浓度为0.3~2 mol /L的高氯酸锂溶液，加热溶解，溶解温度为50~70℃，将凝胶聚合物，将混合物在65℃的条件下搅拌直至固体物全部溶解，产物冷却至室温，即得凝胶聚合物电解质。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1948366A (zh) * 2006-09-30 2007-04-18 广州市天赐高新材料科技有限公司 一种聚合物凝胶电解液的制备方法
CN102694204A (zh) * 2012-06-07 2012-09-26 黑龙江省科学院大庆分院 一种氧化石墨改性p(an-mma)多孔聚合物电解质膜及其制备方法
CN103804830A (zh) * 2012-11-14 2014-05-21 海洋王照明科技股份有限公司 聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯基凝胶聚合物膜及其制备和应用

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