CN1630127A - 电池用复合型聚合物电解质膜及其制造方法 - Google Patents

电池用复合型聚合物电解质膜及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于电池用电解质膜技术领域。电池用复合型聚合物电解质膜及其制造方法包括以下工艺过程：将聚偏氟乙烯、交联剂、引发剂、聚氧化乙烯、无机填充剂和增塑剂在有机溶剂中搅拌成浆料，铺展在不粘连的光滑薄膜上干燥，使用低沸点醚或低沸点醇进行萃取并干燥，在高温条件下恒温，然后浸入电解液，形成聚合物电解质膜。本发明通过选用聚偏氟乙烯与聚氧化乙烯，使电解质膜中既含有交联成分，又含有未交联成分，交联的成分保证电解质膜的强度，未交联的成分与电解液形成凝胶以保持良好的吸液性能、电导率及与电极的复合性能，并且操作方便、工艺过程简单。

Description

电池用复合型聚合物电解质膜及其制造方法
技术领域
本发明属于电池用电解质膜技术领域，特别是涉及一种电池用复合型聚合物电解质膜及其制造方法。
背景技术
目前，电池中常用的聚合物电解质膜分为未交联型、交联型或单一组分的部分交联型。未交联型聚合物电解质膜，其主体材料在较高温度下会溶解在电液中，容易造成电池内部短路；交联型聚合物电解质膜不会溶解在电液中，但复合能力差，与电极之间的界面阻抗较高，且不易抵消充放电过程中电极的体积变化；单一组分的部分交联型聚合物电解质膜可以弥补以上两种聚合物电解质膜的不足，但是在制备过程中其交联比例难以控制。
发明内容
本发明为解决现有技术中存在的问题，提供了一种电池用复合型聚合物电解质膜及其制造方法。
本发明的目的是提供一种既解决聚合物电解质膜的强度问题，又能提高电池性能，并且操作方便、工艺过程简单的电池用复合型聚合物电解质膜及其制造方法。
本发明采用如下技术方案：
一种电池用复合型聚合物电解质膜，包括聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯、双酚AF、引发剂、无机填充剂和电解液，其特点是所述聚偏氟乙烯为引发交联型、所述聚氧化乙烯为不交联型。
一种上述电池用复合型聚合物电解质膜的制造方法，是将聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯、双酚AF、引发剂、无机填充剂、增塑剂和有机溶剂混合，搅拌成一种浆料，其特点是制造方法包括以下工艺过程：
(1)将所述浆料铺展在不粘连的光滑薄膜上后进行干燥，干燥后形成1-200μm厚的膜；
(2)再将干燥后的膜浸入低沸点醚或低沸点醇中萃取增塑剂；
(3)将萃取后的膜置于加热器中加热，加热后冷却；
(4)将冷却后的膜浸入电解液，成为电池用复合型聚合物电解质膜。
上述电池用复合型聚合物电解质膜的制造方法，其特点是：按重量比例为50-10000∶500∶5-200∶0.5-20∶0-5000∶100-10000∶1000-40000的所述聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯、双酚AF、引发剂、无机填充剂、增塑剂和有机溶剂混合后搅拌至均匀浆料。
上述电池用复合型聚合物电解质膜的制造方法，其特点是：先将重量比例为0.05-20∶1的所述聚偏氟乙烯和聚氧化乙烯混合，再将重量比例为1000∶5-200∶0.5-20∶0-5000∶100-10000∶1000-40000的所述混合物、双酚AF、引发剂、无机填充剂、增塑剂和有机溶剂混合，搅拌至均匀浆料。
上述电池用复合型聚合物电解质膜的制造方法，其特点是：先将体积比为1∶1-10的所述增塑剂和有机溶剂混合成均匀溶液；然后将重量比例为1000-50000∶50-10000∶500∶5-200∶0.5-20∶0-5000的所述溶液、聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯、双酚AF、引发剂、无机填充剂混合，搅拌至均匀浆料。
上述电池用复合型聚合物电解质膜的制造方法，其特点是：所述加热器中加热温度为50-400℃的恒温，5分钟-48小时后自然冷却至常温。
上述电池用复合型聚合物电解质膜的制造方法，其特点是：所述无机填充剂采用超细SiO2或Al2O3或石棉；所述增塑剂采用高沸点有机酯。
上述电池用复合型聚合物电解质膜的制造方法，其特点是：所述高沸点有机酯邻苯二甲酸二丁酯或碳酸丙烯酯。
上述电池用复合型聚合物电解质膜的制造方法，其特点是：所述溶剂采用低沸点的有机醚或低沸点醇。
上述电池用复合型聚合物电解质膜的制造方法，其特点是：所述光滑薄膜采用聚酯薄膜或聚四氟乙烯薄膜或聚乙烯薄膜或聚丙烯薄膜或金属箔。
本发明具有的优点和积极效果：
电池用复合型聚合物电解质膜及其制造方法，通过选用聚偏氟乙烯与聚氧化乙烯，使聚合物电解质膜中既含有交联成分，又含有未交联成分。交联成分呈立体网络结构，保证聚合物电解质膜的强度；未交联成分可以与电解液形成凝胶，保证了良好的吸液性能、电导率以及与电极的复合性能。并且操作方便、工艺过程简单。
附图说明
图1为本发明电池用复合型聚合物电解质膜结构示意图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并进行详细说明如下：
实施例1
参照附图1，电解质膜的结构依次为未交联聚氧化乙烯1；无机填充剂2；交联聚偏氟乙烯3。
电池用聚合物电解质膜的制造方法，称取12g聚偏氟乙烯、3g聚氧化乙烯、25g邻苯二甲酸二丁酯，10g气相SiO2，0.5-1g双酚AF、0.1g引发剂放入装有100ml碳酸二乙酯的容器中，搅拌10min-8h，得到均匀浆料；将上述浆料均匀分布在聚酯薄膜之上，50-150℃加热将碳酸二乙酯挥发干净，形成待处理聚合物电解质膜；使用乙醚作萃取剂对待处理聚合物电解质膜进行萃取，形成待交联聚合物电解质膜；将待交联聚合物电解质膜放入加热温度为50-400℃的加热器中，恒温5min-24h，自然冷却至常温取出，浸入电解液后形成电池用聚合物电解质膜。
实施例2
参照附图1，聚合物电解质膜的结构依次为未交联聚氧化乙烯1；无机填充剂2；交联聚偏氟乙烯3。
电池用聚合物电解质膜的制造方法，称取10g聚偏氟乙烯、10g聚氧化乙烯放入装有100ml碳酸二甲酯的容器中，搅拌10min-2h至形成透明均匀溶液为止，将30g碳酸丙烯酯，5g Al2O3，0.5-1g双酚AF、0.1g引发剂放入该溶液中，搅拌10min-5h，得到均匀浆料；将上述浆料均匀涂布在聚酯四氟乙烯薄膜之上，50-150℃加热将碳酸二乙酯挥发干净，形成待处理聚合物电解质膜；使用乙醇作萃取剂，对待处理聚合物电解质膜进行萃取，形成待交联聚合物电解质膜；将待交联聚合物电解质膜放入加热温度为5-400℃的加热箱中，恒温5min-24h，之后自然冷却至常温取出并浸入电解液后形成电池用聚合物电解质膜。
实施例3
参照附图1，聚合物电解质膜的结构依次为未交联聚氧化乙烯1；无机填充剂2；交联聚偏氟乙烯3。
电池用聚合物电解质膜的制造方法，量取10ml邻苯二甲酸二丁酯、100ml碳酸甲乙酯放入容器中，搅拌10min-1h至形成均匀溶液，将6g聚偏氟乙烯、12g超细SiO2，0.5-1g双酚AF、0.1g引发剂放入该溶液中，搅拌10min-4h至形成均匀浆料为止，得到均匀浆料；用流延法将上述浆料均匀喷涂在金属铜箔之上，50-150℃加热将碳酸甲乙酯挥发干净，形成待处理聚合物电解质膜；使用乙醇作萃取剂，对待处理聚合物电解质膜进行萃取，形成待交联电极；将待交联电极放入加热温度为5-400℃的加热器中，恒温5min-48h，之后自然冷却至常温取出并浸入电解液，形成电池用聚合物电解质膜。
同样，还可以采用光引发、电子束引发等方式进行交联，形成电池用聚合物电解质膜。

Claims (10)

1.一种电池用复合型聚合物电解质膜，包括聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯、双酚AF、引发剂、无机填充剂和电解液，其特征在于：所述聚偏氟乙烯为引发交联型、所述聚氧化乙烯为不交联型。
2.一种制造权利要求1所述的电池用复合型聚合物电解质膜的制造方法，是将聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯、双酚AF、引发剂、无机填充剂、增塑剂和有机溶剂混合，搅拌成一种浆料，其特征在于制造方法包括以下工艺过程：
(1)将所述浆料铺展在不粘连的光滑薄膜上后进行干燥，形成1-200μm厚的膜；
(2)再将干燥后的膜浸入低沸点醚或低沸点醇中萃取增塑剂；
(3)然后置于加热器中加热，加热后冷却；
(4)浸入电解液，成为电池用复合型聚合物电解质膜。
3.根据权利要求2所述的电池用复合型聚合物电解质膜的制造方法，其特征在于：按重量比例为50-10000∶500∶5-200∶0.5-20∶0-5000∶100-10000∶1000-40000的所述聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯、双酚AF、引发剂、无机填充剂、增塑剂和有机溶剂混合后搅拌至均匀浆料。
4.根据权利要求2所述的电池用复合型聚合物电解质膜的制造方法，其特征在于：先将重量比例为0.05-20∶1的所述聚偏氟乙烯和聚氧化乙烯混合，再将重量比例为1000∶5-200∶0.5-20∶0-5000∶100-10000∶1000-40000的所述混合物、双酚AF、引发剂、无机填充剂、增塑剂和有机溶剂混合，搅拌至均匀浆料。
5.根据权利要求2所述的电池用复合型聚合物电解质膜的制造方法，其特征在于：先将体积比为1∶1-10的所述增塑剂和有机溶剂混合成均匀溶液；然后将重量比例为1000-50000∶50-10000∶500∶5-200∶0.5-20∶0-5000的所述溶液、聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯、双酚AF、引发剂、无机填充剂混合，搅拌至均匀浆料。
6.根据权利要求2所述的电池用复合型聚合物电解质膜的制造方法，其特征在于：所述加热器中加热温度为50-400℃的恒温，5分钟-48小时后自然冷却至常温。
7.根据权利要求2所述的电池用复合型聚合物电解质膜的制造方法，其特征在于：所述无机填充剂采用超细SiO2或Al2O3或石棉；所述增塑剂采用高沸点有机酯。
8.根据权利要求7所述的电池用复合型聚合物电解质膜的制造方法，其特征在于：所述高沸点有机酯邻苯二甲酸二丁酯或碳酸丙烯酯。
9.根据权利要求2所述的电池用复合型聚合物电解质膜的制造方法，其特征在于：所述溶剂采用低沸点的有机醚或低沸点醇。
10.根据权利要求1所述的电池用复合型聚合物电解质膜的制造方法，其特征在于：所述光滑薄膜采用聚酯薄膜或聚四氟乙烯薄膜或聚乙烯薄膜或聚丙烯薄膜或金属箔。
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