RU2424252C2 - Гель-полимерный электролит и источник тока с его использованием - Google Patents
Гель-полимерный электролит и источник тока с его использованием Download PDFInfo
- Publication number
- RU2424252C2 RU2424252C2 RU2009131876/04A RU2009131876A RU2424252C2 RU 2424252 C2 RU2424252 C2 RU 2424252C2 RU 2009131876/04 A RU2009131876/04 A RU 2009131876/04A RU 2009131876 A RU2009131876 A RU 2009131876A RU 2424252 C2 RU2424252 C2 RU 2424252C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polymer electrolyte
- copolymer
- polyethylene glycol
- vinylidene fluoride
- gel
- Prior art date
Links
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
- Secondary Cells (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение имеет отношение к гель-полимерному электролиту, а также литий-ионному аккумулятору и батарее, в которых используется такой электролит. Гель-полимерный электролит содержит полимерную матрицу, полученную путем взаимодействия прививкой к сополимеру трифторхлорэтилена и винилиденфторида сополимера полиэтиленгликольакрилата в органическом растворителе, при содержании полиэтиленгликольакрилата 20-75%, где в привитом сополимере содержание звеньев винилиденфторида составляет 25-35%, с последующим введением литиевой соли в количестве от 5 до 20% в расчете на 100 массовых частей матрицы. Технический результат - получение гель-полимерного электролита с высокой механической прочностью, стабильной структурой полимера и повышенной ионной проводимостью. Литиевый источник тока, соответственно, имеет улучшенные электрические и эксплуатационные характеристики. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к полимерному электролиту, способам его получения и может быть использовано при изготовлении литиевых источников тока с полимерным электролитом (аккумуляторов, батарей).
Известен гель-полимерный электролит, описанный в патенте США (патент США №5658686, кл. Н01М 4/02; Н01В 1/12; Н01М 4/38; Н01М 4/58; Н01М 6/22; Н01М 10/40; Н01М 6/16; Н01М 4/02; Н01В 1/12; Н01М 4/38; Н01М 4/58; Н01М 6/00; Н01М 6/16; Н01М 6/14; 19.08.1997).
Указанный электролит получают путем растворения полиакрилонитрила в нерастворимом в воде растворителе.
Однако известный гель-полимерный электролит отличается невысокой механической прочностью и низкой способностью впитывать соли лития, что отрицательно сказывается на его ионной проводимости.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению - прототипом - является полимерный электролит на основе фторированного привитого сополимера и литиевая аккумуляторная батарея с использованием полимерного электролита (патент РФ №2218359, кл. C08F 259/08, C08F 214/22, C08F 214/24, C08L 27/22, С08К 3/10, H01M 10/26, БИПМ №34 10.12.2003). Этот полимерный электролит изготавливают путем растворения фторированного привитого сополимера и литиевой соли в органическом растворителе. Полученный электролит на основе привитого сополимера монометилового эфира полиэтиленгликоля и сополимера трифторхлорэтилена и винилиденфторида обладает достаточно высокой проводимостью и высокой адгезией к электродам.
Однако недостатком вещества-прототипа является невысокая механическая прочность, обусловленная нестабильностью структуры сополимера матрицы электролита на основе монометилового эфира полиэтиленгликоля, и, соответственно, низкая проводимость гель-полимерного электролита.
Задачей настоящего изобретения является получение гель-полимерного электролита с высокой механической прочностью, стабильностью структуры полимера и повышенной ионной проводимостью.
Решение поставленной задачи достигается тем, что гель-полимерный электролит содержит полимерную матрицу, полученную путем взаимодействия прививкой к сополимеру трифторхлорэтилена (ГОСТ 13144-87) и винилиденфторида (ГОСТ 18376-79) сополимера полиэтиленгликольакрилата (ГОСТ, ТУ нет, выпускается по заказу на ООО «Завод синтанолов», г.Дзержинск, Нижегородской обл.) в органическом растворителе при содержании полиэтиленгликольакрилата 20-75%, молекулярной массой (ММ) от 9000 до 500000, описываемую формулой (1):
где n=1-10; m=1-5;
l=50-337;
a=7-8; b=5-10;
содержание звеньев винилиденфторида в сополимере составляет 25-35%.
Поставленная задача решается также тем, что в литий-ионном аккумуляторе (батарее) в качестве электролита используют гель-полимерный электролит, описываемый формулой (1), содержащий литиевую соль в количестве от 5 до 20% в расчете на 100 мас. частей матрицы.
Толщина получаемого полимерного электролита находится в диапазоне от 10 до 40 мкм, в зависимости от конструктивных требований изделия (аккумулятора).
В качестве литиевой соли вводят одно или несколько соединений, выбранных из группы: LiCF3SO4, LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiN(CF3SO2)2. Содержание литиевой соли находится в диапазоне от 5 до 20 массовых частей в расчете на 100 массовых частей привитого сополимера трифторхлорэтилена (ТФХЭ) и винилиденфторида (ВДФ) и сополимера полиэтиленгликольакрилата (ПЭГА).
В качестве органического растворителя используют этилацетат, ацетон, метиэтилкетон, тетрагидрофуран, диметилсульфоксид, а также любой растворитель, который растворяет привитой сополимер ПЭГА и сополимер ТФХЭ-ВДФ и литиевую соль. Содержание растворителя находится в диапазоне от 500 до 2000 массовых частей в расчете на 100 массовых частей привитого сополимера ПЭГА и сополимера ТФХЭ-ВДФ.
Предлагаемое техническое решение является новым, обладает изобретательским уровнем и промышленно применимо при производстве литий-ионных аккумуляторов и батарей с гель-электролитом.
Заявляемый гель-полимерный электролит получают следующим образом.
В полимерную матрицу электролита литий-ионных аккумуляторов, состоящую из сополимера трифторхлорэтилена и винилиденфторида и сополимера полиэтиленгликольакрилата, полученную при различных содержаниях полиэтиленгликольакрилата (20, 50, 75%), вводился (методом пропитки) LiClO4 в пропиленкарбонате (ПК) и LiPF6 в ПК. После этого производилась оценка удельной проводимости, % количества вошедшего электролита (впитываемости - пористости) и механической прочности матрицы.
Для получения сравнительных данных с веществом-прототипом использовалась матрица гель-полимерного электролита на основе сополимера монометилового эфира полиэтиленгликоля с молекулярной массой 200000.
Исследование проводимости полученных пленок осуществлялось методом импедансной спектроскопии, количество впитанного (вошедшего) электролита определялось по привесу после удаления растворителей, механическая прочность определялась на разрывной машине РМП-50.
Результаты испытаний представлены в таблице.
Как видно из таблицы, предлагаемый гель-полимерный электролит обладает более высокой по сравнению с прототипом удельной проводимостью и механической прочностью.
Заявляемое вещество представляет собой твердый полимерный электролит, не содержащий органических растворителей. Он является основой для изготовления литий-ионного аккумулятора с гель-полимерным электролитом.
Сначала изготавливаются положительный и отрицательный электроды. После этого на один из электродов (предпочтительно отрицательный) наносится пленка из гель-полимерного электролита, которая затем высушивается.
Можно получать гель-полимерный электролит путем нанесения пленки на инертную подложку, затем сушить ее, отслаивать от подложки и помещать между положительным и отрицательным электродами при сборке аккумуляторов.
Также можно наносить эту пленку (электролит) на имеющиеся материалы (сепараторы), в каждом случае ограничивая толщину пленки и выбирая тем самым нужный вариант по толщине и емкости в зависимости от конструкции аккумулятора.
С использованием заявляемого гель-полимерного электролита были изготовлены аккумуляторы, при этом электролит располагался в виде пленки между электродами. Напряжение разомкнутой цепи аккумуляторов составляло 3,4-3,6 В.
Claims (2)
1. Гель-полимерный электролит, содержащий полимерную матрицу, полученную путем взаимодействия прививкой к сополимеру трифторхлорэтилена и винилиденфторида сополимера полиэтиленгликольакрилата в органическом растворителе, при содержании полиэтиленгликольакрилата 20-75%, где в привитом сополимере содержание звеньев винилиденфторида составляет 25-35%, с последующим введением литиевой соли в количестве от 5 до 20% в расчете на 100 массовых частей матрицы.
2. Литий-ионный аккумулятор, батарея, отличающиеся тем, что в качестве электролита используют гель-полимерный электролит по п.1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009131876/04A RU2424252C2 (ru) | 2009-08-25 | 2009-08-25 | Гель-полимерный электролит и источник тока с его использованием |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009131876/04A RU2424252C2 (ru) | 2009-08-25 | 2009-08-25 | Гель-полимерный электролит и источник тока с его использованием |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009131876A RU2009131876A (ru) | 2011-02-27 |
| RU2424252C2 true RU2424252C2 (ru) | 2011-07-20 |
Family
ID=44752713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009131876/04A RU2424252C2 (ru) | 2009-08-25 | 2009-08-25 | Гель-полимерный электролит и источник тока с его использованием |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2424252C2 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2594763C1 (ru) * | 2015-04-16 | 2016-08-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Гель-полимерный электролит для литиевых источников тока |
| RU2614040C1 (ru) * | 2016-02-10 | 2017-03-22 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Гельполимерный электролит для литиевых источников тока |
| RU2762828C1 (ru) * | 2021-05-31 | 2021-12-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Гельполимерный электролит |
-
2009
- 2009-08-25 RU RU2009131876/04A patent/RU2424252C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2594763C1 (ru) * | 2015-04-16 | 2016-08-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Гель-полимерный электролит для литиевых источников тока |
| RU2614040C1 (ru) * | 2016-02-10 | 2017-03-22 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Гельполимерный электролит для литиевых источников тока |
| RU2762828C1 (ru) * | 2021-05-31 | 2021-12-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Гельполимерный электролит |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009131876A (ru) | 2011-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hosseinioun et al. | In situ crosslinked PMMA gel electrolyte from a low viscosity precursor solution for cost-effective, long lasting and sustainable lithium-ion batteries | |
| EP1466379B1 (fr) | Electrolyte polymere a haute stabilite, son utilisation dans les systemes electrochimiques | |
| US10707527B2 (en) | Gel polymer electrolyte, electrochemical device, and methods thereof | |
| Stephan | Review on gel polymer electrolytes for lithium batteries | |
| Kim et al. | Preparation of a trilayer separator and its application to lithium-ion batteries | |
| US11069940B2 (en) | Ionically conductive material for electrochemical generator and production methods | |
| Liu et al. | A study on PVDF-HFP gel polymer electrolyte for lithium-ion batteries | |
| Choi et al. | Compliant polymer network-mediated fabrication of a bendable plastic crystal polymer electrolyte for flexible lithium-ion batteries | |
| CA2553201C (fr) | Procede d'elaboration d'un dispositif electrochimique | |
| FR3040550A1 (fr) | Batterie au lithium-ion gelifiee | |
| Yang et al. | Gel-type polymer electrolytes with different types of ceramic fillers and lithium salts for lithium-ion polymer batteries | |
| JP2003017128A (ja) | ゲル状高分子電解質およびこれを用いたリチウム電池 | |
| EP1997169A1 (fr) | Particules d'oxyde metallique enrobees a faible taux de dissolution, procedes de preparation et utilisation dans les systemes electrochimiques | |
| Kassenova et al. | Photo and thermal crosslinked poly (vinyl alcohol)-based nanofiber membrane for flexible gel polymer electrolyte | |
| CA3054396A1 (fr) | Composition d'electrolyte et son utilisation dans des batteries lithium-ion | |
| JP7152429B2 (ja) | バッテリー用固体高分子電解質 | |
| RU2424252C2 (ru) | Гель-полимерный электролит и источник тока с его использованием | |
| Vineeth et al. | Polymer blend nanocomposite electrolytes for advanced energy storage applications | |
| EP3549192B1 (fr) | Amelioration de la conductivite ionique d'electrolyte a base de sels de lithium d'imidazolate | |
| TWI295676B (en) | Polymer electrolyte containing porous crosslinked gelled polymer matrix and electrolyte solution | |
| CA2471395C (fr) | Electrolyte polymere a haute stabilite, son utilisation dans les systemes electrochimiques | |
| KR20000003091A (ko) | 다성분계 고체고분자 전해질, 이의 제조방법, 이를 이용한 복합전극 및 리튬고분자 전지 | |
| JP2024514185A (ja) | セルセパレータ | |
| KR20230137555A (ko) | In-situ 가교된 겔 고분자 전해질 및 이의 제조방법 | |
| CA2249630C (fr) | Composition electrolytique a base de polymeres pour generateur electrochimique |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130826 |