CN115832420A - 一种单离子导电凝胶聚合物电解质膜制备方法 - Google Patents
一种单离子导电凝胶聚合物电解质膜制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115832420A CN115832420A CN202211461147.1A CN202211461147A CN115832420A CN 115832420 A CN115832420 A CN 115832420A CN 202211461147 A CN202211461147 A CN 202211461147A CN 115832420 A CN115832420 A CN 115832420A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polymer electrolyte
- vdf
- electrolyte membrane
- glass plate
- hours
- 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
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
- Conductive Materials (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明提供了一种单离子导电凝胶聚合物电解质膜制备方法，包括以下步骤：S1：向除水的N,N‑二甲基甲酰胺溶液中加入P(VDF‑co‑MAF)和一定质量的硼酸，N2保护，磁力搅拌4小时后，再加入碳酸锂和草酸，继续搅拌4小时后，形成均匀溶液；向上述溶液中加入P(VDF‑co‑HFP)，继续搅拌，形成均匀溶液；S2：用湿膜制膜器将步骤S2中所得的均匀浆料，均匀刮涂在干净的玻璃板中，立即放入去离子水中浸泡24小时后，烘箱40℃烘干，本发明以P(VDF‑co‑MAF)为基体经过草酸化形成的单离子导电凝胶态聚合物电解质，通过交联硼和草酸，形成硼为中心草酸化的单离子导电聚合物网络，提高锂离子迁移数，降低浓差极化，促进了锂离子在界面均匀沉积，抑制循环过程中锂枝晶的产生，提高了循环稳定性。
Description
技术领域
本发明属于电解质膜技术领域，涉及一种单离子导电凝胶聚合物电解质膜制备方法。
背景技术
随着工业技术的不断发展，不可再生资源日渐紧张，具有二次充放电功能的锂电池赢得人们的广泛关注，锂电池由于具有体积小、能量密度高、无记忆效应，可随时充放电，且对环境友好，无污染。因而广泛应用于手机、电动汽车等领域。
聚合物锂电池的核心技术就是高性能聚合物电解质膜的制备，聚合物电解质主要分为纯固态聚合物电解质和凝胶态聚合物电解质。前者在室温下电导率太低，无法满足实际生产要求，凝胶态聚合物电解质是介于固体和液体之间得，类似于凝胶性质的一类聚合物电解质，具有较高的室温离子电导率，基本可以满足实际生产需求，但其机械强度较低，很难抑制枝晶生长，影响后续的使用性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单离子导电凝胶聚合物电解质膜制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种单离子导电凝胶聚合物电解质膜制备方法，包括以下步骤：
S1：向除水的N,N-二甲基甲酰胺溶液中加入P(VDF-co-MAF)和一定质量的硼酸，N2保护，磁力搅拌4小时后，再加入碳酸锂和草酸，继续搅拌4小时后，形成均匀溶液；向上述溶液中加入P(VDF-co-HFP)，继续搅拌，形成均匀溶液；
S2：用湿膜制膜器将步骤S2中所得的均匀浆料，均匀刮涂在干净的玻璃板中，立即放入去离子水中浸泡24小时后，烘箱40℃烘干，得到聚合物电解质膜；
S3：将所制备的聚合物电解质膜浸泡在电解液中，即可得到凝胶态聚合物电解质膜，对应不同比例分别为M0、M10、M20、M30、M40、M45；
S4：将所制备的聚合物电解质膜浸泡在电解液中，即可得到凝胶态聚合物电解质膜；
其中：电解液配制：1M二氟草酸硼酸锂/EC:DMC，其中EC:DMC体积比为为＝1：1。
在上述的一种单离子导电凝胶聚合物电解质膜制备方法中，所述步骤S3中，M0、M10、M20、M30、M40、M45的数字为P(VDF-co-MAF)在P(VDF-co-MAF)和P(VDF-co-HFP)中所占的质量比。
与现有技术相比，本发明一种单离子导电凝胶聚合物电解质膜制备方法的优点为：以P(VDF-co-MAF)为基体经过草酸化形成的单离子导电凝胶态聚合物电解质，通过交联硼和草酸，形成硼为中心草酸化的单离子导电聚合物网络，能显著提高锂离子迁移数，降低浓差极化，促进了锂离子在界面均匀沉积，抑制循环过程中锂枝晶的产生，提高了循环稳定性。并且通过共混P(VDF-co-HFP)，在不改变离子电导率的情况下，还可以显著提高电解质膜的机械强度。相较于之前的以P(VDF-co-MAF)为基体的单离子导电凝胶态聚合物电解质，该聚合物的电导率提升了一个数量级，并且应变也有显著增加，更能满足实际生产的需要。
附图说明
图1是本发明LiP(VDF-co-MAF)B草酸化的单离子导电凝胶聚合物电解质膜合成图。
图2是本发明不同比例LiP(VDF-co-MAF)B草酸化的电解质膜的红外图。
图3是本发明不同比例不同温度下的电导率图。
图4是本发明不同比例的应力应变曲线。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1、图2、图3和图4所示，本发明一种单离子导电凝胶聚合物电解质膜制备方法，包括以下步骤：
S1：向除水的N,N-二甲基甲酰胺溶液中加入P(VDF-co-MAF)和一定质量的硼酸，N2保护，磁力搅拌4小时后，再加入碳酸锂和草酸，继续搅拌4小时后，形成均匀溶液；向上述溶液中加入P(VDF-co-HFP)，继续搅拌，形成均匀溶液；
S2：用湿膜制膜器将步骤S2中所得的均匀浆料，均匀刮涂在干净的玻璃板中，立即放入去离子水中浸泡24小时后，烘箱40℃烘干，得到聚合物电解质膜；
S3：将所制备的聚合物电解质膜浸泡在电解液中，即可得到凝胶态聚合物电解质膜，对应不同比例分别为M0、M10、M20、M30、M40、M45；
S4：将所制备的聚合物电解质膜浸泡在电解液中，即可得到凝胶态聚合物电解质膜；
其中：电解液配制：1M二氟草酸硼酸锂/EC:DMC，其中EC:DMC体积比为为＝1：1；步骤S3中，M0、M10、M20、M30、M40、M45的数字为P(VDF-co-MAF)在P(VDF-co-MAF)和P(VDF-co-HFP)中所占的质量比。
如图2所示，从图2中可以看出，出现在1406cm-1和1174cm-1的吸收峰为P(VDF-co-HFP)中-CH2和-CF2伸缩振动。1720cm-1出现的吸收峰为酯基C＝O键的伸缩振动,在1658cm-1为酯基中C＝O-O反对称伸缩振动，以及1336cm-1出现了B-O键的反伸缩振动，1079cm-1为B-O-C伸缩振动，均可证明成功制备了以B为中心的单离子导电聚合物凝胶电解质。
如图3所示，从图3中可以看出，随着温度的升高，电导率都是在不断增大的。室温下，相较于M0，M40的电导率提升了2个数量级，可达1.74*10-3S/cm3，能够很好的满足室温下凝胶电解质的电导率使用要求。
如图4所示，从图4中可以看出，通过引入草酸化交联的聚合物LiP(VDF-co-MAF)B,使得膜的应变得到提高得同时，柔韧性仍能很好的保持，进而在组装电池后，与电极具有较好的相容性，并且能够很好的阻碍锂枝晶的刺穿，提高了循环的稳定性，延长了电池的使用寿命。
本发明以P(VDF-co-MAF)为基体经过草酸化形成的单离子导电凝胶态聚合物电解质，通过交联硼和草酸，形成硼为中心草酸化的单离子导电聚合物网络，能显著提高锂离子迁移数，降低浓差极化，促进了锂离子在界面均匀沉积，抑制循环过程中锂枝晶的产生，提高了循环稳定性。并且通过共混P(VDF-co-HFP)，在不改变离子电导率的情况下，还可以显著提高电解质膜的机械强度。相较于之前的以P(VDF-co-MAF)为基体的单离子导电凝胶态聚合物电解质，该聚合物的电导率提升了一个数量级，并且应变也有显著增加，更能满足实际生产的需要。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (2)
1.一种单离子导电凝胶聚合物电解质膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：向除水的N,N-二甲基甲酰胺溶液中加入P(VDF-co-MAF)和一定质量的硼酸，N2保护，磁力搅拌4小时后，再加入碳酸锂和草酸，继续搅拌4小时后，形成均匀溶液；向上述溶液中加入P(VDF-co-HFP)，继续搅拌，形成均匀溶液；
S2：用湿膜制膜器将步骤S2中所得的均匀浆料，均匀刮涂在干净的玻璃板中，立即放入去离子水中浸泡24小时后，烘箱40℃烘干，得到聚合物电解质膜；
S3：将所制备的聚合物电解质膜浸泡在电解液中，即可得到凝胶态聚合物电解质膜，对应不同比例分别为M0、M10、M20、M30、M40、M45；
S4：将所制备的聚合物电解质膜浸泡在电解液中，即可得到凝胶态聚合物电解质膜；
其中：电解液配制：1M二氟草酸硼酸锂/EC:DMC，其中EC:DMC体积比为为＝1：1。
2.根据权利要求1所述的一种单离子导电凝胶聚合物电解质膜制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，M0、M10、M20、M30、M40、M45的数字为P(VDF-co-MAF)在P(VDF-co-MAF)和P(VDF-co-HFP)中所占的质量比。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211461147.1A CN115832420A (zh) | 2022-11-21 | 2022-11-21 | 一种单离子导电凝胶聚合物电解质膜制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211461147.1A CN115832420A (zh) | 2022-11-21 | 2022-11-21 | 一种单离子导电凝胶聚合物电解质膜制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115832420A true CN115832420A (zh) | 2023-03-21 |
Family
ID=85529975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211461147.1A Pending CN115832420A (zh) | 2022-11-21 | 2022-11-21 | 一种单离子导电凝胶聚合物电解质膜制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115832420A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115036568A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-09-09 | 济南大学 | 一种锂电用P（VDF-co-MAF）基单离子聚合物电解质膜制备方法 |
-
2022
- 2022-11-21 CN CN202211461147.1A patent/CN115832420A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115036568A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-09-09 | 济南大学 | 一种锂电用P（VDF-co-MAF）基单离子聚合物电解质膜制备方法 |
| CN115036568B (zh) * | 2022-05-25 | 2024-09-27 | 济南大学 | 一种锂电用P（VDF-co-MAF）基单离子聚合物电解质膜制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2019204765A (ja) | 全固体リチウムイオン電池の作り方 | |
| CN114292484B (zh) | 一种互穿网络结构层和原位制备的方法及其应用 | |
| CN111430807A (zh) | 一种固态聚合物电解质及其制备方法 | |
| CN101381429B (zh) | 自支撑的锂离子电池凝胶聚合物电解质、其专用聚合物及其制备方法和应用 | |
| CN115832420A (zh) | 一种单离子导电凝胶聚合物电解质膜制备方法 | |
| 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 | |
| CN114242955A (zh) | 一种快速化学预锂化制备的高首效硅氧烯负极材料及其应用 | |
| CN115036568B (zh) | 一种锂电用P（VDF-co-MAF）基单离子聚合物电解质膜制备方法 | |
| CN110931850B (zh) | 聚硅氧烷复合电解质、其应用及其制备方法 | |
| CN117175001A (zh) | 一种增强型限域两性离子凝胶电解质及其制备方法和应用 | |
| CN115224358B (zh) | 一种聚合物基固态电解质、锂离子电池及其制备方法 | |
| CN115377606B (zh) | 一种多功能锂硫电池用高性能壳聚糖/聚丙烯腈隔膜及其制备方法和应用 | |
| CN111883824A (zh) | 一种原位聚合的固态电解质的制备方法 | |
| CN116053576A (zh) | 一种无界面低阻抗高安全性全固态电池及其制备方法 | |
| CN112909316B (zh) | 商用隔膜基三明治结构聚合物复合固态电解质膜及其制备方法 | |
| CN114976300A (zh) | 基于多糖材料的聚合物电解质、电解质制备方法及其应用 | |
| CN110760025B (zh) | 基于2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/苯乙烯共聚物的固态电解质及其制备方法 | |
| CN114300805A (zh) | 一种具有改良界面层的全固态电池及其电极界面改良方法 | |
| CN113506917A (zh) | 一种锂离子电池自修复聚合物电解质的制备方法 | |
| CN113903983A (zh) | 一种有机-无机复合固态电解质膜及其制备方法和应用其的全固态锂电池 | |
| CN113224296A (zh) | 一种基于蒽醌类有机正极材料及其制备方法和应用 | |
| CN113193235A (zh) | 自修复聚合物电解质膜及其制备方法、电池 | |
| CN114497748B (zh) | 一种纤维素类自修复凝胶电解质材料及其制备方法与应用 | |
| CN114933706B (zh) | 一种基于席夫斯碱反应的生物质动态凝胶聚合物、锂金属负极及其制备方法与应用 | |
| CN115954477B (zh) | 锂金属电池、其负极保护材料及其制备方法 |
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 |