CN114512714A - 一种复合聚合物电解质材料及其制备方法和锂离子电池 - Google Patents
一种复合聚合物电解质材料及其制备方法和锂离子电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114512714A CN114512714A CN202210066501.4A CN202210066501A CN114512714A CN 114512714 A CN114512714 A CN 114512714A CN 202210066501 A CN202210066501 A CN 202210066501A CN 114512714 A CN114512714 A CN 114512714A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrolyte material
- parts
- polymer electrolyte
- composite polymer
- lithium
- 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.)
- Pending
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 61
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 49
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 19
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims description 19
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 13
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 40
- -1 polypropylene carbonate Polymers 0.000 claims abstract description 40
- 239000012802 nanoclay Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 27
- 229920000379 polypropylene carbonate Polymers 0.000 claims abstract description 20
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 15
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 19
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 17
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 12
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 9
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 7
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229920005569 poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) Polymers 0.000 claims description 7
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 claims description 5
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 150000002596 lactones Chemical class 0.000 claims description 4
- QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 239000002001 electrolyte material Substances 0.000 abstract description 15
- 239000012528 membrane Substances 0.000 abstract description 9
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 8
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 6
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 abstract description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract description 4
- 238000013508 migration Methods 0.000 abstract description 4
- 230000005012 migration Effects 0.000 abstract description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 12
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 5
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 3
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000001453 impedance spectrum Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0565—Polymeric materials, e.g. gel-type or solid-type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0065—Solid electrolytes
- H01M2300/0082—Organic polymers
Abstract
本发明涉及电解质材料技术领域，提供了一种复合聚合物电解质材料，由包括如下重量份数的原料制备得到：聚合物基体20～70份、锂盐5～40份、纳米粘土0.05～5份、聚碳酸亚丙酯10～30份和有机溶剂100～350份。其中聚碳酸亚丙酯含有羰基极性键，提高了电解质材料的稳定性，进而提高了电解质材料的离子电导率；纳米粘土的使用，不但可以减小充放电前后电极的体积变化，还可以吸收电极中的杂质，增加体系粘度，阻止杂质向电极迁移，从而增加界面稳定性；同时纳米粘土可以破坏聚合物分子的规整排列，降低聚合物链的结晶性，加快离子在电解质膜中的迁移，从而进一步提高电解质材料的离子电导率。
Description
技术领域
本发明涉及电解质材料技术领域，尤其涉及一种复合聚合物电解质材料及其制备方法和锂离子电池。
背景技术
电解质是锂离子电池的重要组成部分，传统的锂离子电池使用的是液体电解质，液体电解质具有高导电性和优秀的电极表面润湿性，但是其电化学性能和热稳定性不好，容易着火、爆炸、泄露等安全隐患严重制约了锂电池的发展。
聚合物固态电解质由于具有良好的继续性能和高安全性，可以防止电解液泄漏，且无需隔膜，已经引起了广泛关注。但是，聚合物固态电解质的室温离子电导率较低(10-5～10-6S/cm)，限制了其实际应用。
因此，亟需提供一种电导率较高的聚合物固态电解质。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提供一种复合聚合物电解质材料，本发明提供的复合聚合物电解质材料的离子电导率可达4.3×10-3～5.2×10-3S/cm。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种复合聚合物电解质材料，由包括如下重量份数的原料制备得到：
聚合物基体20～70份、锂盐5～40份、纳米粘土0.05～5份、聚碳酸亚丙酯10～30份和有机溶剂100～350份。
优选地，所述聚合物基体的材质包括聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚偏氟乙烯-六氟丙烯中的至少一种。
优选地，所述锂盐包括四氟硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂和双乙二酸硼酸锂中的至少一种。
优选地，所述有机溶剂包括N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、丙酮和四氢呋喃中的至少一种。
本发明提供了上述方案所述一种复合聚合物电解质材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚合物基体、锂盐、纳米粘土、聚碳酸亚内酯和有机溶剂混合，得到混合液；
(2)将所述步骤(1)得到的混合液倒入模具中，干燥，得到复合聚合物电解质材料。
优选地，所述步骤(1)中混合包括依次进行的超声和搅拌。
优选地，所述步骤(2)中干燥在无氧条件下进行。
优选地，所述步骤(2)中干燥的温度为40～100℃。
优选地，所述步骤(2)中干燥的时间为8～24h。
本发明还提供了一种锂离子电池，以上述技术方案所述一种复合聚合物电解质材料或上述技术方案所述一种复合聚合物电解质材料的制备方法制备的复合聚合物电解质材料作为锂离子电池的电解质。
本发明提供了一种复合聚合物电解质材料，由包括如下重量份数的原料制备得到：聚合物基体20～70份、锂盐5～40份、纳米粘土0.05～5份、聚碳酸亚丙酯10～30份和有机溶剂100～350份。在本发明中，具有羰基极性键的聚碳酸亚丙酯通过分子间作用力附着于聚合物基体表面，极性键的引入提高了电解质材料的稳定性，进而提高了电解质材料的离子电导率；纳米粘土的使用，不但可以减小充放电前后电极的体积变化，还可以吸收电极中的杂质，增加体系粘度，阻止杂质向电极迁移，从而增加界面稳定性；同时纳米粘土可以破坏聚合物分子的规整排列，降低聚合物链的结晶性，加快离子在电解质膜中的迁移，从而进一步提高电解质材料的离子电导率。实验结果表明，本发明提供的复合聚合物电解质材料的离子电导率可达4.3×10-3～5.2×10-3S/cm。
具体实施方式
本发明提供了一种复合聚合物电解质材料，由包括如下重量份数的原料制备得到：
聚合物基体20～70份、锂盐5～40份、纳米粘土0.05～5份、聚碳酸亚丙酯10～30份和有机溶剂100～350份。
如无特殊说明，本发明对所述各组分的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。
按重量份数计，制备本发明所述复合聚合物电解质材料的原料包括聚合物基体20～70份。
在本发明中，所述聚合物基体的材质优选包括聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚偏氟乙烯-六氟丙烯中的至少一种，更优选为聚偏氟乙烯和/或聚偏氟乙烯-六氟丙烯。本发明将所述聚合物基体的材质种类限定在上述范围，得到的复合聚合物电解质材料的电导率较好。其中聚偏氟乙烯和聚偏氟乙烯-六氟丙烯中含有氟原子，有利于锂离子的运输，能够提高锂电池性能。当所述聚合物基体包含多种组分时，本发明对所述各组分的用量没有特殊的限定，以任意比例混合即可。
以聚合物基体的重量为20～70份计，制备本发明所述复合聚合物电解质材料的原料包括锂盐5～40份，优选为7～35份。在本发明中，所述锂盐优选包括四氟硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂和双乙二酸硼酸锂中的至少一种，更优选为四氟硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂和六氟磷酸锂中的至少一种。在本发中，锂盐提供锂离子电池所需要的锂离子。其中四氟硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂和六氟磷酸锂中存在的氟原子，有利于锂离子的运输，能够提高锂电池性能。
以聚合物基体的重量为20～70份计，本制备本发明所述复合聚合物电解质材料的原料包括纳米粘土0.05～5份，优选为0.1～3份。在本发明中，所述纳米粘土的粒径优选为10～800nm，更优选为50～100nm。在本发明中，所述纳米粘土不但可以减小充放电前后电极的体积变化，还可以吸收电极中的杂质，增加体系粘度，阻止杂质向电极迁移，从而增加界面稳定性；同时纳米粘土可以破坏聚合物分子的规整排列，降低聚合物链的结晶性，加快离子在电解质膜中的迁移，从而进一步提高电解质材料的离子电导率。本发明将所述纳米粘土的粒径和用量控制在上述范围，得到的复合聚合物电解质材料的离子电导率较好。
以聚合物基体的重量为20～70份计，制备本发明所述复合聚合物电解质材料的原料包括聚碳酸亚丙酯10～30份，优选为15～25份。在本发明中，所述聚碳酸亚丙酯具有羰基极性键，聚碳酸亚丙酯通过分子间作用力附着于聚合物基体表面，极性键的引入提高了电解质材料的稳定性，进而提高了电解质材料的离子电导率。本发明将所述聚碳酸亚丙酯的用量控制在上述范围，得到的复合聚合物电解质材料的离子电导率较好。
以聚合物基体的重量为20～70份计，制备本发明所述复合聚合物电解质材料的原料包括有机溶剂100～350份，优选为110～300份。在本发明中，所述有机溶剂优选包括N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、丙酮和四氢呋喃中的至少一种。在本发明中，上述溶剂一方面可以将聚合物基体溶解，促进各物料均匀混合于聚合物基体中，另一方面可以使原料倒入模具中成膜。
本发明提供的复合聚合物电解质材料中含有的聚碳酸亚丙酯具有羰基极性键，聚碳酸亚丙酯通过分子间作用力附着于聚合物基体表面，极性键的引入提高了电解质材料的稳定性，进而提高了电解质材料的离子电导率。复合聚合物电解质材料中含有的纳米粘土，不但可以减小充放电前后电极的体积变化，还可以吸收电极中的杂质，增加体系粘度，阻止杂质向电极迁移，从而增加界面稳定性；同时纳米粘土可以破坏聚合物分子的规整排列，降低聚合物链的结晶性，加快离子在电解质膜中的迁移，从而进一步提高电解质材料的离子电导率。
本发明提供了上述方案所述一种复合聚合物电解质材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚合物基体、锂盐、纳米粘土、聚碳酸亚内酯和有机溶剂混合，得到混合液；
(2)将所述步骤(1)得到的混合液倒入模具中，干燥，得到复合聚合物电解质材料。
本发明将聚合物基体、锂盐、纳米粘土、聚碳酸亚内酯和有机溶剂混合，得到混合液。
本发明对所述混合的方式没有特殊规定，采用本领域人员熟知的混合方式，将聚合物基体、锂盐、纳米粘土和聚碳酸亚内酯溶于有机溶剂中即可。
在本发明中，所述混合后优选依次进行超声和搅拌，得到混合液。
在本发明中，所述超声的功率优选为100W～500W，更优选为200W～300W。在本发明中，所述超声的时间优选为5～20min，更优选为10～15min。本发明通过超声，有利于各原料以分子形式分散于溶液中。本发明将超声的功率和时间限定在上述范围，避免超声对物料自身性质产生影响。
本发明对所述搅拌的方式没有特殊规定，采用本领域技术人员熟知的搅拌方式，实现物料间的充分混合即可。在本发明中，所述搅拌的温度优选为室温；搅拌的时间优选为8～24h，更优选为10～15h。本发明将搅拌的温度限定为室温，一方面避免有机溶剂的挥发，另一方面促进原料在有机溶剂中快速混合均匀。本发明将搅拌的时间限定在上述范围，有利于物料间的充分混合。
得到混合液后，本发明将所述混合液倒入模具中，干燥，得到复合聚合物电解质材料。
本发明对所述模具没有特殊规定，采用本领域技术熟知的制备电解质薄膜的模具即可。在本发明中，随着混合液倒入模具中，混合液自然流延成膜。
在本发明中，所述干燥优选在无氧条件下进行。
在本发明中，所述无氧条件优选为真空或者惰性气体氛围。在本发明中所述惰性气体优选为氮气。本发明选在无氧条件下进行干燥，避免空气中氧气对最终制备的复合聚合物电解质材料性能产生影响。
在本发明中，所述干燥的温度优选为40～100℃，更优选为50～80℃；所述干燥的时间优选为8～24h，更优选为10～20h。本发明将所述干燥的温度和时间限定在上述范围，可以将混合液中的有机溶剂充分去除，同时不对复合聚合物电解质材料自身性能产生影响。
本发明提供的制备方法制备工艺简单，且得到的复合聚合物电解质材料具有很好的离子电导率。
本发明还提供了一种锂离子电池，以上述技术方案所述一种复合聚合物电解质材料或上述技术方案所述一种复合聚合物电解质材料的制备方法制备的复合聚合物电解质材料作为锂离子电池的电解质。
本发明对所述锂离子电池的制备方法没有特殊规定，采用本领域技术人员熟知的锂电池制备方法，以本发明提供的材料作为电解质材料即可。
本发明提供的锂离子电池可以提高较高的离子电导率，测试结果显示，利用本发明提供的复合聚合物电解质材料得到的离子电池的离子电导率可达4.3×10-3～5.2×10- 3S/cm。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
原料：重量份计，聚氧化乙烯20份、四氟硼酸锂5份、纳米粘土0.05份(粒径50nm)、聚碳酸亚丙酯10份和N，N-二甲基甲酰胺100份。
(1)按照上述用量，将聚氧化乙烯、四氟硼酸锂、纳米粘土、聚碳酸亚丙酯溶于N，N-二甲基甲酰胺，超声的功率为200W下，超声5min，室温下磁力搅拌15h，得到混合液；
(2)将步骤(1)得到的混合液，倒入聚四氟乙烯模具中，真空条件下进行干燥，干燥温度为60℃条件下，干燥时间15h，即得到复合聚合物电解质材料。
实施例2
原料：重量份计，聚偏氟乙烯50份、双三氟甲烷磺酰亚胺锂20份、纳米粘土2份(粒径50nm)、聚碳酸亚丙酯20份和200份丙酮。
(1)按照上述用量，将聚偏氟乙烯、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、纳米粘土、聚碳酸亚丙酯溶于丙酮，超声的功率为200W下，超声10min，室温下磁力搅拌10h，得到混合液；
(2)将步骤(1)得到的混合液，倒入聚四氟乙烯模具中，在氮气氛围保护下干燥，干燥温度为70℃，干燥时间10h，即得到复合聚合物电解质材料。
实施例3
原料：重量份计，聚偏氟乙烯-六氟丙烯60份、六氟磷酸锂35份、纳米粘土4份(粒径50nm)、聚碳酸亚丙酯25份和300份四氢呋喃。
(1)按照上述用量，将聚偏氟乙烯-六氟丙烯、六氟磷酸锂、纳米粘土、聚碳酸亚丙酯溶于四氢呋喃，超声的功率为200W下，超声5min，室温下磁力搅拌15h，得到混合液；
(2)将步骤(1)得到的混合液，倒入聚四氟乙烯模具中，在氮气氛围保护下干燥，干燥温度为80℃，干燥时间8h，即得到复合聚合物电解质材料。
实施例4～6
锂离子电池制备：分别用实施例1～3制备的复合聚合物电解质材料与不锈钢片和金属锂片组装成三个锂电池，组装顺序为：不锈钢片/聚合物固态电解质膜/金属锂片，并将实施例4～6制备的电池，依次命名为电池1～3。
室温离子电导率采取交流阻抗法进行测试：用电化学工作站在室温下进行交流阻抗测试；通过测试得到的交流阻抗谱，利用公式σ＝t/RA计算聚合物固态电解质膜的离子电导率σ。其中，t为电解质膜的厚度，R为电解质膜的阻值，A为电解质膜的横截面积。测试结果见表1。
电化学工作窗口采取循环伏安法进行测试：用电化学工作站进行电化学工作窗口测试。测试结果见表1。
最高工作温度：将制备的复合聚合物电解质材料进行差式扫描量热仪测试，得到最高工作温度。测试结果见表1。
表1实施例1～3电学性能测试结果
| 离子电导率S/cm | 电化学窗口/V | 最高工作温度/℃ | |
| 实施例1 | 4.5×10<sup>-3</sup> | 0～4 | >150 |
| 实施例2 | 4.3×10<sup>-3</sup> | 0～4 | >150 |
| 实施例3 | 5.2×10<sup>-3</sup> | 0～4 | >150 |
从表1提供的数据可以看出，本发明提供的复合聚合物电解质材料的离子电导率可达4.3×10-3～5.2×10-3S/cm，证明本申请提供的复合聚合物电解质材料具有较高的离子电导率。
对电池1～3进行恒流充放电循环测试，放电倍率为0.2C，测试结果见表2。
表2电池1～3进行恒流充放电循环测试结果
由表2可知，利用本发明提供的复合聚合物电解质材料制备的锂电池，不但具有较高的初始容量，而且充放电效率高，同时具备较好的循环性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种复合聚合物电解质材料，由包括如下重量份数的原料制备得到：
聚合物基体20～70份、锂盐5～40份、纳米粘土0.05～5份、聚碳酸亚丙酯10～30份和有机溶剂100～350份。
2.根据权利要求1所述的一种复合聚合物电解质材料，其特征在于，所述聚合物基体的材质包括聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚偏氟乙烯-六氟丙烯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种复合聚合物电解质材料，其特征在于，所述锂盐包括四氟硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂和双乙二酸硼酸锂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种复合聚合物电解质材料，其特征在于，所述有机溶剂包括N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、丙酮和四氢呋喃中的至少一种。
5.权利要求1所述一种复合聚合物电解质材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚合物基体、锂盐、纳米粘土、聚碳酸亚内酯和有机溶剂混合，得到混合液；
(2)将所述步骤(1)得到的混合液倒入模具中，干燥，得到复合聚合物电解质材料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中混合包括依次进行的超声和搅拌。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中干燥在无氧条件下进行。
8.根据权利要求5或7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中干燥的温度为40～100℃。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中干燥的时间为8～24h。
10.一种锂离子电池，其特征在于，以权利要求1～4任意一项所述复合聚合物电解质材料或权利要求5～9任意一项所述制备方法制备的复合聚合物电解质材料作为锂离子电池的电解质。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210066501.4A CN114512714A (zh) | 2022-01-20 | 2022-01-20 | 一种复合聚合物电解质材料及其制备方法和锂离子电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210066501.4A CN114512714A (zh) | 2022-01-20 | 2022-01-20 | 一种复合聚合物电解质材料及其制备方法和锂离子电池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114512714A true CN114512714A (zh) | 2022-05-17 |
Family
ID=81548906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210066501.4A Pending CN114512714A (zh) | 2022-01-20 | 2022-01-20 | 一种复合聚合物电解质材料及其制备方法和锂离子电池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114512714A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105591154A (zh) * | 2015-02-13 | 2016-05-18 | 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 | 聚碳酸酯类全固态聚合物电解质及其构成的全固态二次锂电池及其制备和应用 |
| CN105958117A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-09-21 | 华南师范大学 | 一种掺杂纳米粒子的凝胶聚合物电解质及其制备方法和应用 |
| CN108598566A (zh) * | 2018-04-23 | 2018-09-28 | 浙江大学山东工业技术研究院 | 一种改性聚合物电解质膜及其制备方法和一种改性凝胶聚合物电解质材料 |
| CN110233286A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-09-13 | 华南理工大学 | 一种原位聚合复合有机固态电解质及其制备方法与应用 |
| US20200099090A1 (en) * | 2017-05-26 | 2020-03-26 | Beijing Normal University | Flexible all-solid-state lithium-ion secondary battery and preparation method thereof |
| CN111525179A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-08-11 | 长沙矿冶研究院有限责任公司 | 一种全固态电池的制备方法 |
-
2022
- 2022-01-20 CN CN202210066501.4A patent/CN114512714A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105591154A (zh) * | 2015-02-13 | 2016-05-18 | 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 | 聚碳酸酯类全固态聚合物电解质及其构成的全固态二次锂电池及其制备和应用 |
| CN105958117A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-09-21 | 华南师范大学 | 一种掺杂纳米粒子的凝胶聚合物电解质及其制备方法和应用 |
| US20200099090A1 (en) * | 2017-05-26 | 2020-03-26 | Beijing Normal University | Flexible all-solid-state lithium-ion secondary battery and preparation method thereof |
| CN108598566A (zh) * | 2018-04-23 | 2018-09-28 | 浙江大学山东工业技术研究院 | 一种改性聚合物电解质膜及其制备方法和一种改性凝胶聚合物电解质材料 |
| CN110233286A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-09-13 | 华南理工大学 | 一种原位聚合复合有机固态电解质及其制备方法与应用 |
| CN111525179A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-08-11 | 长沙矿冶研究院有限责任公司 | 一种全固态电池的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 顾大明等: "《功能材料制备实验》", 30 June 2011, 哈尔滨工业大学出版社, pages: 78 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Xu et al. | Gel polymer electrolyte based on PVDF-HFP matrix composited with rGO-PEG-NH2 for high-performance lithium ion battery | |
| CN108963327B (zh) | 一种无机填料复合peo固体电解质材料及制备方法和全固态电池 | |
| CN109888290B (zh) | 一种高倍率锂离子电池、陈化及化成方法 | |
| CN111326789B (zh) | 一种半互穿网络阻燃固态锂离子电解质、固态锂电池及制备方法 | |
| CN102005611A (zh) | 聚合物电解质及其制备方法与应用 | |
| Li et al. | Boosting the performance of poly (ethylene oxide)‐based solid polymer electrolytes by blending with poly (vinylidene fluoride‐co‐hexafluoropropylene) for solid‐state lithium‐ion batteries | |
| CN108963331A (zh) | 一种peo基固体聚合物电解质复合材料及其制备方法 | |
| Zheng et al. | Cellulose-reinforced poly (cyclocarbonate-ether)-based composite polymer electrolyte and facile gel interfacial modification for solid-state lithium-ion batteries | |
| CN109950618B (zh) | 一种溶剂化复合固态电解质及其制备方法和应用 | |
| CN105047938A (zh) | 一种锂电池负极浆料的制作方法 | |
| CN114937813B (zh) | 锂离子电池和电子设备 | |
| CN113851609A (zh) | 硅基负极极片及其制备方法、全固态锂离子电池 | |
| CN114883646A (zh) | 一种复合固态电解质及其制备方法与应用 | |
| CN111554966B (zh) | 一种新型复合固态电解质及其制备方法 | |
| CN105826598A (zh) | 一种PVDFP(VC-VAc)基共混凝胶聚合物电解质及其制备方法和应用 | |
| CN103804708A (zh) | 聚偏氟乙烯-六氟丙烯基凝胶聚合物膜及其制备和应用 | |
| CN112786887A (zh) | 一种高温用石墨负极材料及其制备方法 | |
| CN116404246A (zh) | 一种自组装碳化钛掺杂聚合物固态电解质及其制备和应用 | |
| CN116565308A (zh) | 一种固态电解质膜及其制备方法和应用 | |
| CN114512714A (zh) | 一种复合聚合物电解质材料及其制备方法和锂离子电池 | |
| CN113258037B (zh) | 一种防过充低温倍率型负极极片及其制造方法和基于其的锂离子电池 | |
| CN113257584B (zh) | 一种锂离子电容器用硬碳浆料的制备方法 | |
| CN113611917B (zh) | 一种方形铝壳低温倍率型锂离子电池及其制备方法 | |
| CN1441507A (zh) | 用于锂离子二次电池的聚偏氟乙烯薄膜的制备方法 | |
| CN114069039A (zh) | 聚合物电解质及其制备方法与应用、固态电池及其应用 |
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 |