CN112448027B - 共混凝胶聚合物电解质及其制备方法、应用 - Google Patents

共混凝胶聚合物电解质及其制备方法、应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种共混凝胶聚合物电解质及其制备方法、应用，该制备方法包括以下步骤：(1)将聚氧化乙烯和聚磺酸甜菜碱加入去离子水中，充分溶解后得凝胶聚合物溶液；(2)以所述凝胶聚合物溶液为纺丝液进行静电纺丝，真空干燥，得凝胶聚合物隔膜；(3)将所述凝胶聚合物隔膜置于电解液中浸泡，得共混凝胶聚合物电解质。本发明的制备方法在实施过程中，凝胶聚合物隔膜很容易被电解液浸润、吸液率高，浸入电解液所得共混凝胶聚合物电解质电导率高，与锂金属的界面相容性好。另外，该共混凝胶聚合物电解质还具有很好的循环性能和倍率性能。

Description

共混凝胶聚合物电解质及其制备方法、应用
技术领域
本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种共混凝胶聚合物电解质及其制备方法、应用。
背景技术
日益消耗的不可再生能源带来的能源紧缺及环境污染问题逐渐引起人们的高度重视，发展绿色高效的新能源迫在眉睫。作为一种实现化学能与电能互相转换的装置，二次电池先后经历了铅蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等发展阶段。锂离子电池由于能量密度高、循环寿命长、自放电小、无记忆效应和对环境友好等优点，被广泛应用于动力和储能装置中，并得到迅速发展。然而，目前大多数商业化锂离子电池采用液态有机电解质，由于其闪点低、蒸气压低、流动性强，故易发生渗漏，存在燃烧甚至爆炸等安全隐患。
为了能更好的解决该类问题，电化学性能稳定的凝胶聚合物电解质代替了传统的液态有机电解质，即解决了长期存在的安全问题，又同时具备液态电解质的优点。目前广泛研究的凝胶聚合物电解质主要是以聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈等聚合物为基体的凝胶聚合物电解质，该类聚合物电池的化学稳定性高、循环性能好、安全不易燃，但依然存在室温下的离子电导率低，与锂金属的界面相容性低等相关问题。
因此，亟待提供一种离子电导率高、与锂金属的界面相容性好的凝胶聚合物电解质。
发明内容
基于此，本发明的主要目的是提供一种共混凝胶聚合物电解质的制备方法。通过该制备方法获得的共混凝胶聚合物电解质，电导率高，与锂金属的界面相容性好。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的目的是提供一种共混凝胶聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚氧化乙烯和聚磺酸甜菜碱加入水中，充分溶解后得凝胶聚合物溶液；
(2)将所述凝胶聚合物溶液制成膜，干燥，得凝胶聚合物隔膜；
(3)将所述凝胶聚合物隔膜置于电解液中浸泡，得共混凝胶聚合物电解质。
在其中一个实施例中，步骤(1)中，以所述聚氧化乙烯和聚磺酸甜菜碱的质量份数之和为100份计，所述聚氧化乙烯为50份-87.5份，所述聚磺酸甜菜碱为12.5份-50份。
在其中一个实施例中，以所述聚氧化乙烯和聚磺酸甜菜碱的质量份数之和为100份计，所述聚氧化乙烯为70份-80份，所述聚磺酸甜菜碱为20份-30份。
在其中一个实施例中，以所述聚氧化乙烯和聚磺酸甜菜碱的质量份数之和为100份计，所述聚氧化乙烯为75份，所述聚磺酸甜菜碱为25份。该比例在静电纺丝过程中纺出的纤维大小区域均匀，排布紧密，纤维之间的交联程度最好。
在其中一个实施例中，步骤(1)中，所述聚氧化乙烯和聚磺酸甜菜碱的质量占所述凝胶聚合物溶液质量的1％-8％。
在其中一个实施例中，所述聚氧化乙烯和聚磺酸甜菜碱的质量占所述凝胶聚合物溶液质量的4％。
在其中一个实施例中，步骤(1)中，所述充分溶解采用的方法包括如下步骤：加热去离子水至50℃-70℃并于300r/min-400r/min下搅拌1h-2h。
在其中一个实施例中，实现所述充分溶剂采用加热去离子水至60℃并于350r/min下搅拌1.5h。
在其中一个实施例中，步骤(2)中，步骤(2)中，将所述凝胶聚合物溶液制成膜的方法是以所述凝胶聚合物溶液为纺丝液进行静电纺丝。
在其中一个实施例中，所述静电纺丝是于静电场电压为16kV-23kV、接受距离为18cm-22cm、推进速度为0.5mm/min-1.5mm/min、针头平移行程为75cm-85cm的条件下进行的。
在其中一个实施例中，所述静电纺丝是于静电场电压为19kV、接受距离为20cm、推进速度为1mm/min、针头平移行程为80cm的条件下进行的。
在其中一个实施例中，步骤(2)中，所述干燥采用真空干燥。
在其中一个实施例中，所述真空干燥的温度为55℃-64℃，所述真空干燥的时间为8h-15h。
在其中一个实施例中，所述真空干燥的温度为60℃，所述真空干燥的时间为12h。
在其中一个实施例中，步骤(2)中，所述凝胶聚合物隔膜的厚度为40μm-45μm。
在其中一个实施例中，步骤(3)中，所述电解液的溶质包括六氟磷酸锂、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯，其中，六氟磷酸锂的浓度为0.4mol/L-1.6mol/L，碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯的质量比为(2.8-3.2):(4.7-5.4):(1.5-2.3)；所述浸泡的时间为10min-30min。
在其中一个实施例中，所述六氟磷酸锂的浓度为1mol/L，碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯的质量比为3:5:2。
本发明的目的还在于提供一种通过上述制备方法制备得到的共混凝胶聚合物电解质。
本发明的再一目的是提供一种上述共混凝胶聚合物电解质在制备锂电池中的应用。
在其中一个实施例中，所述锂电池为扣式电池或软包电池。
本发明的又一目的是提供一种锂电池，所述锂电池包含有上述的共混凝胶聚合物电解质。
在其中一个实施例中，所述锂电池为扣式电池或软包电池。
在其中一个实施例中，所述正极膜片的活性物质为钴酸锂、镍锰酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂；所述负极膜片的活性物质为天然石磨、人造石墨、中间相碳球、中间相碳纤维、硬碳、软碳、金属锂片。
与现有技术相比，本发明具备如下有益效果：
本发明在制备聚氧化乙烯电解质时引入聚磺酸甜菜碱，具体地，将聚氧化乙烯与聚磺酸甜菜碱同时溶于去离子水获得凝胶聚合物溶液，然后将该凝胶聚合物溶液制膜、干燥获得凝胶聚合物隔膜，再将该凝胶聚合物隔膜浸泡在电解液中从而制备获得共混凝胶聚合物电解质。本发明的制备方法在实施过程中，凝胶聚合物隔膜很容易被电解液浸润、吸液率高，浸入电解液所得共混凝胶聚合物电解质电导率高，与锂金属的界面相容性好。另外，该共混凝胶聚合物电解质还具有很好的循环性能和倍率性能。
同时，本发明制备共混凝胶聚合物电解质的原料聚氧化乙烯和聚磺酸甜菜碱成本低廉，容易获取，合成工艺简单，且产率高，为工艺化生产提供了条件，易进行产业化推广和利用；采用去离子水为溶剂，绿色环保，无毒无害，同时也能够降低生产成本。
附图说明
图1是本发明对比例1以及实施例1-3制备得到的聚合物膜的离子电导率和吸液率曲线；
图2为本发明对比例1以及实施例1-3制备的到的聚合物膜的接触角测试。其中(a)为对比例1，(b)(c)(d)分别为实施例1、2、3；
图3为本发明对比例1以及实施例1-3制备得到的聚合物膜的循环性能曲线；
图4为本发明对比例1以及实施例1-3制备得到的聚合物膜的倍率性能曲线。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本实施例提供一种共混凝胶聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚氧化乙烯和聚磺酸甜菜碱加入水中，充分溶解后得凝胶聚合物溶液。
在一个实施例中，以所述聚氧化乙烯和聚磺酸甜菜碱的质量份数之和为100份计，所述聚氧化乙烯为50份-87.5份，所述聚磺酸甜菜碱为12.5份-50份。
在一优选实施例中，以所述聚氧化乙烯和聚磺酸甜菜碱的质量份数之和为100份计，所述聚氧化乙烯为70份-80份，所述聚磺酸甜菜碱为20份-30份。
在一个实施例中，所述聚氧化乙烯和聚磺酸甜菜碱的质量占所述凝胶聚合物溶液质量的1％-8％。
在一个实施例中，充分溶解的方法包括如下步骤：加热去离子水至50℃-70℃并于300r/min-400r/min下搅拌1h-2h。
(2)将所述凝胶聚合物溶液制成膜，干燥，得凝胶聚合物隔膜。
在一个实施例中，该步骤中将凝胶聚合物溶液制成膜的方法是以凝胶聚合物溶液为纺丝液进行静电纺丝。采用静电纺丝技术，可获得孔径分布纤维直径大小均匀的纤维膜。
在一个实施例中，静电纺丝是于静电场电压为16kV-23kV、接受距离为18cm-22cm、推进速度为0.5mm/min-1.5mm/min、以及针头平移行程为75cm-85cm的条件下进行的。
在一个实施例中，该步骤中的干燥采用真空干燥。
在一个实施例中，真空干燥的温度为55℃-64℃，真空干燥的时间为8h-15h。
在一个实施例中，该步骤中的凝胶聚合物隔膜的厚度为40μm-45μm。
(3)将所述凝胶聚合物隔膜置于电解液中浸泡，得共混凝胶聚合物电解质。
在一个实施例中，该电解液的溶质包括六氟磷酸锂、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯，其中，六氟磷酸锂的浓度为0.4mol/L-1.6mol/L，碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯的质量比为(2.8-3.2):(4.7-5.4):(1.5-2.3)；所述浸泡的时间为10min-30min。
本实施例制备的共混凝胶聚合物电解质，产量为100％。
本发明实施例提供一种通过上述方法制备得到的共混凝胶聚合物电解质。
本发明实施例提供一种上述共混凝胶聚合物电解质在制备锂电池中的应用。
本发明实施例所述的锂电池为扣式电池或软包电池。
本发明实施例提供一种锂电池，该锂电池包含有上述的共混凝胶聚合物电解质以及正极膜片、负极膜片。
在一个实施例中，该正极膜片的活性物质为钴酸锂、镍锰酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、或磷酸铁锂；该负极膜片的活性物质为天然石磨、人造石墨、中间相碳球、中间相碳纤维、硬碳、软碳、或金属锂片。
本发明实施例的原料中，聚氧化乙烯：Mw:600000，Aladdin；磺酸甜菜碱：wt％:95％，Aldrich；聚磺酸甜菜碱按照常规方法自行合成。
实施例1
本实施例提供一种凝胶聚合物电解质及其制备方法、应用。该凝胶聚合物电解质的制备方法包括如下步骤：
(1)水浴锅升温至60℃，将质量比为87.5％：12.5％的聚氧化乙烯和聚磺酸甜菜碱加入三颈烧瓶中，加入溶剂去离子水，恒温加热350r/min搅拌1.5h，得到质量分数为4％的凝胶聚合物溶液。
本步骤中，加热搅拌的目的是使两种聚合物能混合均匀，以便两种聚合物更加均匀的分布在支撑体上。
(2)将步骤(1)得到的凝胶聚合物溶液注到注射器中，以聚乙烯膜为支撑体，在19kV的电压，接收距离为20cm，推进速度为1mm/min、针头平移行程为80cm的静电场下进行静电纺丝，将隔膜转移至60℃真空干燥12h，得到厚度为40μm-45μm的多孔纤维凝胶聚合物隔膜。
(3)将制备得到的凝胶聚合物隔膜裁剪成直径为18mm圆形尺寸，转移至手套箱中。将凝胶聚合物隔膜在电解液(碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯的质量比为3：5：2，六氟磷酸锂的摩尔浓度为1mol/L)中浸泡10-30min，得到锂离子电池共混凝胶聚合物电解质。
(4)在手套箱中，以镍钴铝酸锂为正极材料，金属锂为负极，正极与负极之间放置凝胶聚合物电解质，组装成扣式电池。
实施例2
本实施例提供一种凝胶聚合物电解质及其制备方法、应用。该凝胶聚合物电解质的制备方法包括如下步骤：
(1)水浴锅升温至60℃，将质量比为75％：25％的聚氧化乙烯和聚磺酸甜菜碱加入三颈烧瓶中，加入溶剂去离子水，恒温加热350r/min搅拌1.5h，得到质量分数为4％的凝胶聚合物溶液。
(2)将步骤(1)得到的凝胶聚合物溶液注到注射器中，以聚乙烯膜为支撑体，在19kV的电压，接收距离为20cm，推进速度为1mm/min、针头平移行程为80cm的静电场下进行静电纺丝，将隔膜转移至60℃真空干燥12h，得到厚度为40-45μm的多孔纤维凝胶聚合物隔膜。
(3)将制备得到的凝胶聚合物隔膜裁剪成直径为18mm圆形尺寸，转移至手套箱中。将凝胶聚合物膜在电解液(碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯的质量比为3：5：2，六氟磷酸锂的摩尔浓度为1mol/L)中浸泡10-30min，得到锂离子电池凝胶聚合物电解质。
(4)在手套箱中，以镍钴铝酸锂为正极材料，金属锂为负极，正极与负极之间放置凝胶聚合物电解质，组装成扣式电池。
实施例3
本实施例提供一种凝胶聚合物电解质及其制备方法、应用。该凝胶聚合物电解质的制备方法包括如下步骤：
(1)水浴锅升温至60℃，将质量比为50％：50％的聚氧化乙烯和聚磺酸甜菜碱加入三颈烧瓶中，加入溶剂去离子水，恒温加热350r/min搅拌1.5h，得到质量分数为4％的凝胶聚合物溶液。
(2)将步骤(1)得到的凝胶聚合物溶液注到注射器中，以聚乙烯膜为支撑体，在19kV的电压，接收距离为20cm，推进速度为1mm/min、针头平移行程为80cm的静电场下进行静电纺丝，将隔膜转移至60℃真空干燥12h，得到厚度为40-45μm的多孔纤维凝胶聚合物隔膜。
(3)将制备得到的凝胶聚合物膜裁剪成直径为18mm圆形尺寸，转移至手套箱中。将凝胶聚合物膜在电解液(碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯的质量比为3：5：2，六氟磷酸锂的摩尔浓度为1mol/L)中浸泡10-30min，得到锂离子电池凝胶聚合物电解质。
(4)在手套箱中，以镍钴铝酸锂为正极材料，金属锂为负极，正极与负极之间放置凝胶聚合物电解质，组装成扣式电池。
实施例4
本实施例提供一种凝胶聚合物电解质及其制备方法、应用。该凝胶聚合物电解质的制备方法包括如下步骤：
(1)水浴锅升温至50℃，将质量比为50％：50％的聚氧化乙烯和聚磺酸甜菜碱加入三颈烧瓶中，加入溶剂去离子水，恒温加热300r/min搅拌2h，得到质量分数为1％的凝胶聚合物溶液。
本步骤中，加热搅拌的目的是使两种聚合物能混合均匀，以便两种聚合物更加均匀的分布在支撑体上。
(2)将步骤(1)得到的凝胶聚合物溶液注到注射器中，以聚乙烯膜为支撑体，在16kV的电压，接收距离为18cm、推进速度为0.5mm/min、针头平移行程为75cm的静电场下进行静电纺丝，将隔膜转移至55℃真空干燥15h，得到厚度为40μm-45μm的多孔纤维凝胶聚合物隔膜。
(3)将制备得到的凝胶聚合物隔膜裁剪成直径为18mm圆形尺寸，转移至手套箱中。将凝胶聚合物隔膜在电解液(碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯的质量比为2.8：5.4：2.3，六氟磷酸锂的摩尔浓度为0.4mol/L)中浸泡10-30min，得到锂离子电池共混凝胶聚合物电解质。
(4)在手套箱中，以钴酸锂为正极材料，硬碳为负极，正极与负极之间放置凝胶聚合物电解质，组装成扣式电池。
实施例5
本实施例提供一种凝胶聚合物电解质及其制备方法、应用。该凝胶聚合物电解质的制备方法包括如下步骤：
(1)水浴锅升温至70℃，将质量比为87.5％：12.5％的聚氧化乙烯和聚磺酸甜菜碱加入三颈烧瓶中，加入溶剂去离子水，恒温加热400r/min搅拌1h，得到质量分数为8％的凝胶聚合物溶液。
本步骤中，加热搅拌的目的是使两种聚合物能混合均匀，以便两种聚合物更加均匀的分布在支撑体上。
(2)将步骤(1)得到的凝胶聚合物溶液注到注射器中，以聚乙烯膜为支撑体，在23kV的电压，接收距离为22cm、推进速度为1.5mm/min、针头平移行程为85cm的静电场下进行静电纺丝，将隔膜转移至64℃真空干燥8h，得到厚度为40μm-45μm的多孔纤维凝胶聚合物隔膜。
(3)将制备得到的凝胶聚合物隔膜裁剪成直径为18mm圆形尺寸，转移至手套箱中。将凝胶聚合物隔膜在电解液(碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯的质量比为3.2：4.7：1.5，六氟磷酸锂的摩尔浓度为1.6mol/L)中浸泡10-30min，得到锂离子电池共混凝胶聚合物电解质。
(4)在手套箱中，以磷酸铁锂为正极材料，人造石墨为负极，正极与负极之间放置凝胶聚合物电解质，组装成扣式电池。
表1、各实施例及对比例制备方法参数设置
Figure BDA0002189483850000111
Figure BDA0002189483850000121
实施例6
本实施例是实施例1的变化例，相对于实施例1的变化之处是：步骤(1)中，聚氧化乙烯、聚磺酸甜菜碱的质量比为40％：60％。由于聚磺酸甜菜碱的成膜性能较差，该比例聚合物无法形成凝胶聚合物，即该比例无法进行实验探究。
实施例7
本实施例是实施例1的变化例，相对于实施例1的变化之处是：步骤(1)中，凝胶聚合物溶液中聚氧化乙烯、聚磺酸甜菜碱的质量分数为8.5％。质量分数增加，不适用于静电纺丝成膜，静电纺丝形成的丝形状大小不一，即该质量分数无法进行实验探究。
对比例1
本对比例是实施例的对比例，相对于实施例1的主要差别是：步骤(1)中只采用聚氧化乙烯而没有添加聚磺酸甜菜碱。本对比例的凝胶聚合物电解质的制备方法包括如下步骤：
(1)水浴锅升温至60℃，将固体聚氧化乙烯加入三颈烧瓶中，加入溶剂去离子水，恒温加热350r/min搅拌1.5h，得到质量分数为4％的凝胶聚合物溶液。
(2)将步骤(1)得到的凝胶聚合物溶液注到注射器中，以聚乙烯膜为支撑体，在19kV的电压，接收距离为20cm的静电场下进行静电纺丝，将隔膜转移至60℃真空干燥12h，得到厚度为40-45um的多孔纤维凝胶聚合物隔膜。
(3)将制备得到的凝胶聚合物膜裁剪成直径为18mm圆形尺寸，转移至手套箱中。将凝胶聚合物膜在电解液(碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯的质量比为3：5：2，六氟磷酸锂的摩尔浓度为1mol/L)中浸泡10-30min，得到锂离子电池凝胶聚合物电解质。
(4)在手套箱中，以镍钴铝酸锂为正极材料，金属锂为负极，正极与负极之间放置凝胶聚合物电解质，组装成扣式电池。
性能测试
1、离子电导率及吸液率测试
吸液率测试在手套箱中进行，离子电导率测试是将凝胶聚合物电解质组装成SS/GPE/SS电池(SS为钢片，GPE为凝胶聚合物电解质)。
表2
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
电导率mS/cm 1.42 1.81 1.54 1.00
吸液率％ 488 605 482 441
实施例4与实施例5的检测数据与实施例1和实施例3相接近，差异不显著。
对比例1以及实施例1-3中，制备得到两者在不同比例下共混聚合物膜的离子电导率和吸液率曲线，如图1所示。曲线中对比得出，共混凝胶聚合物电解质与纯聚氧化乙烯凝胶聚合物电解质相比，吸液率和离子电导率要高出很多，其中质量比为75％：25％的共混凝胶聚合物电解质的吸液率和离子电导率最高。最大原因是该比例的孔结构均匀，纤维与纤维之间排布紧密，有助于锂离子更好的传输。
2、接触角测试
将适量电解液(碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯的质量比为3：5：2，六氟磷酸锂的摩尔浓度为1mol/L)滴加到步骤(2)所得凝胶聚合物隔膜上，利用快速捕捉画面拍下电解液刚好接触到聚合物膜的瞬间。
结果，电解液与实施例1凝胶聚合物隔膜的接触角为40.06°、与实施例2凝胶聚合物隔膜的接触角为35.30°、与实施例3凝胶聚合物隔膜的接触角为38.15°、与对比例1凝胶聚合物隔膜的接触角为42.07°，与实施例4与实施例5凝胶聚合物的接触角均介于38°至40°之间。
对比例1以及实施例1-3中，电解液与制备得到的共混聚合物之间的接触角如图2所示，混合了聚磺酸甜菜碱的聚合物膜会增大聚合物隔膜的浸润性，质量分数比例为75％：25％的共混凝胶聚合物膜与电解液的浸润性最高，说明可以与锂电极有良好的相容性。
3、循环性能测试
将对比例以及实施例的凝胶聚合物电解质组装成扣式电池，其结构为负极(Li)/凝胶聚合物电解质(GPE)/正极(LiNi0.8Co0.15Al0.05O2)，负极(硬碳)/凝胶聚合物电解质(GPE)/正极(LiCoO2)以及负极(人造石墨)/凝胶聚合物电解质(GPE)/正极(LiFePO4)，进行电池循环稳定性测试。扣式电池的测试条件为：室温25℃，电流0.5C活化三圈，1C循环，电压范围3.0-4.5V(为克服实验误差，实施例中的数值均是测量五次实验的平均值)。
经测试，整体上来讲，实施例1至5所得共混凝胶聚合物电解质具有较好的循环性能，是因为循环过程中可以有良好的保液能力。以对比例1和实施例1至3为例，如图3所示，共混凝胶聚合物电解质(实施例1至3)要比单纯的聚氧化乙烯凝胶聚合物电解质(对比例1)循环性能优越。改变正负极材料之后，共混聚合物电解质依然可以在正常条件下进行稳定循环。
4、倍率性能测试
将对比例以及实施例聚合物凝胶电解质组装成扣式电池，其结构为负极(Li)/凝胶聚合物电解质(GPE)/正极(LiNi0.8Co0.15Al0.05O2)，负极(硬碳)/凝胶聚合物电解质(GPE)/正极(LiCoO2)以及负极(人造石墨)/凝胶聚合物电解质(GPE)/正极(LiFePO4)，分别在0.2C、0.5C、1C、2C、5C、10C、12C、10C、5C、1C、0.2C进行电池倍率性能测试。
经测试，整体上来讲，相对于对比例1，实施例1至5所得聚合物凝胶电解质组装成扣式电池倍率性能均很好。以实施例1至3及对比例为例，测试结果如图4所示。将聚磺酸甜菜碱加入到共混聚合物中之后，相对应的凝胶聚合物电解质的倍率性能得到明显提高。质量分数比例为75％：25％的共混凝胶聚合物膜的倍率性能表现最优异。改变正负极材料后，电池的倍率性能在不同倍率下也可以进行稳定的充放电。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种共混凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将聚氧化乙烯和聚磺酸甜菜碱加入水中，充分溶解后得凝胶聚合物溶液；
(2)将所述凝胶聚合物溶液制成膜，干燥，得凝胶聚合物隔膜；将所述凝胶聚合物溶液制成膜的方法是以所述凝胶聚合物溶液为纺丝液进行静电纺丝；
(3)将所述凝胶聚合物隔膜置于电解液中浸泡。
2.根据权利要求1所述的共混凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，以所述聚氧化乙烯和聚磺酸甜菜碱的质量份数之和为100份计，所述聚氧化乙烯为50份-87.5份，所述聚磺酸甜菜碱为12.5份-50份。
3.根据权利要求2所述的共混凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，以所述聚氧化乙烯和聚磺酸甜菜碱的质量份数之和为100份计，所述聚氧化乙烯为70份-80份，所述聚磺酸甜菜碱为20份-30份。
4.根据权利要求1所述的共混凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述聚氧化乙烯和聚磺酸甜菜碱的质量占所述凝胶聚合物溶液质量的1％-8％。
5.根据权利要求1至4任一项所述的共混凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述充分溶解的方法包括如下步骤：加热去离子水至50℃-70℃并于300r/min-400r/min下搅拌1h-2h；
或/和，步骤(2)中，所述凝胶聚合物隔膜的厚度为40μm-45μm；
或/和，步骤(3)中，所述电解液的溶质包括六氟磷酸锂、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯，其中，六氟磷酸锂的浓度为0.4mol/L-1.6mol/L，碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯的质量比为(2.8-3.2):(4.7-5.4):(1.5-2.3)；所述浸泡的时间为10min-30min。
6.根据权利要求5所述的共混凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝是于静电场电压为16kV-23kV、接受距离为18cm-22cm、推进速度为0.5mm/min-1.5mm/min、以及针头平移行程为75cm-85cm的条件下进行的。
7.通过权利要求1至6任一项所述制备方法制备得到的共混凝胶聚合物电解质。
8.权利要求7所述共混凝胶聚合物电解质在制备锂电池中的应用。
9.一种锂电池，其特征在于，所述锂电池包含有权利要求7所述的共混凝胶聚合物电解质以及正极膜片、负极膜片。
10.根据权利要求9所述的锂电池，其特征在于，所述正极膜片的活性物质为钴酸锂、镍锰酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、或磷酸铁锂；或/和，所述负极膜片的活性物质为天然石墨、人造石墨、中间相碳球、中间相碳纤维、硬碳、软碳、或金属锂片。
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