本公開的實(shí)施例的方面涉及一種用于制造凝膠型電解質(zhì)的方法。

背景技術(shù)：

1、液態(tài)電解質(zhì)雖然具有高離子電導(dǎo)率和良好的電極潤濕性，但它們存在易泄漏、腐蝕性強(qiáng)、易燃易爆等安全問題。這些問題不僅限制了鋰離子電池(lib)的應(yīng)用場景，也對(duì)環(huán)境和人身安全構(gòu)成了潛在威脅。

2、為了改善這些缺點(diǎn)，凝膠型電解質(zhì)(gpe)逐漸被重視，它們結(jié)合了液態(tài)電解質(zhì)和固態(tài)電解質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)。gpe具有更好的安全性，同時(shí)其電化學(xué)性能接近液態(tài)電解質(zhì)，這使得它們成為近年來研究的焦點(diǎn)。

3、gpe的研究主要集中在提高其電化學(xué)性能和安全性方面。例如，通過交聯(lián)、共聚或共混改性傳統(tǒng)聚合物基質(zhì)，可以制備出具有更優(yōu)電化學(xué)特性的聚合物矩陣，提高安全性。此外，研究者也在探索使用可再生和可降解的聚合物材料來制備gpe，這不僅有助于減輕環(huán)境壓力，而且可以降低生產(chǎn)成本，增加工業(yè)化生產(chǎn)的可行性。

4、然而，gpe的研究和應(yīng)用仍面臨挑戰(zhàn)。例如，大量液態(tài)增塑劑的加入雖然可以提高離子電導(dǎo)率，但也可能降低聚合物基質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性，影響gpe的安全性和使用壽命。因此有效提高電導(dǎo)率成為目前凝膠型電解質(zhì)的首要目標(biāo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開的目的在于提供一種能夠使聚苯胺在凝膠型電解質(zhì)中具有一定取向性的用于制造凝膠型電解質(zhì)的裝置。

2、本公開的另一目的在于提供一種用于制造具有高電導(dǎo)率的凝膠型電解質(zhì)的方法。

3、根據(jù)本公開的一方面，提供了一種用于制造凝膠型電解質(zhì)的裝置，該裝置包括：殼體，具有用于容納凝膠型電解質(zhì)的物料的內(nèi)腔以及在第一方向上部分敞開的開口；門，可旋轉(zhuǎn)地安裝在殼體的開口處，以使殼體處于閉合或打開狀態(tài)；第一進(jìn)料管，穿過殼體的在與第一方向垂直的第二方向上的第一側(cè)壁而與內(nèi)腔連通，以向內(nèi)腔供應(yīng)凝膠型電解質(zhì)的第一物料；出料管，在第二方向上與第一進(jìn)料管相對(duì)地穿過殼體的與第一側(cè)壁相對(duì)的第二側(cè)壁而與內(nèi)腔連通；第二進(jìn)料部，包括在第一方向上穿過殼體的第一子進(jìn)料管、從第一子進(jìn)料管的位于殼體的內(nèi)腔中的端部沿第二方向朝向出料管延伸的第二子進(jìn)料管以及設(shè)置在第二子進(jìn)料管上以朝向出料管噴射凝膠型電解質(zhì)的第二物料的噴頭；加熱部，設(shè)置在殼體的外部以對(duì)殼體的內(nèi)腔中的凝膠型電解質(zhì)的物料加熱；以及電極，在殼體的內(nèi)腔中分別設(shè)置在殼體的第一側(cè)壁和第二側(cè)壁上，以對(duì)凝膠型電解質(zhì)的物料通電。

4、根據(jù)本公開的實(shí)施例，第二進(jìn)料部可以靠近第一進(jìn)料管設(shè)置，并且噴頭可以位于第一進(jìn)料管與出料管之間在第二方向上的延長線上。

5、根據(jù)本公開的實(shí)施例，噴頭可以包括：主板，具有套固在第二子進(jìn)料管的外壁上的通孔；子板，沿著主板的邊緣設(shè)置且從主板的邊緣朝向出料管延伸；以及噴嘴，設(shè)置在子板上且具有多個(gè)孔。

6、根據(jù)本公開的實(shí)施例，所述多個(gè)孔可以沿第一方向以及與第一方向和第二方向垂直的第三方向布置。

7、根據(jù)本公開的實(shí)施例，所述多個(gè)孔之中的相鄰孔之間的最短距離可以在1mm至2mm之間。

8、根據(jù)本公開的實(shí)施例，所述多個(gè)孔中的每個(gè)的孔徑可以為0.5mm至1mm。

9、根據(jù)本公開的實(shí)施例，第一進(jìn)料管的內(nèi)徑與第二子進(jìn)料管的內(nèi)徑可以基本上相等。

10、根據(jù)本公開的實(shí)施例，第二進(jìn)料部還可以包括連接到第一子進(jìn)料管的泵，以向內(nèi)腔供應(yīng)凝膠型電解質(zhì)的第二物料。

11、根據(jù)本公開的實(shí)施例，所述裝置還可以包括連接到第一進(jìn)料管的泵，以向內(nèi)腔供應(yīng)凝膠型電解質(zhì)的第一物料。

12、根據(jù)本公開的實(shí)施例，所述裝置還可以包括設(shè)置在殼體內(nèi)的流量計(jì)，以實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)殼體內(nèi)的物料的流速。

13、根據(jù)本公開的實(shí)施例，所述裝置還可以包括設(shè)置在出料管上的閥門，以使出料管處于閉合或打開狀態(tài)。

14、根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種用于制造凝膠型電解質(zhì)的方法，該方法通過使用上述的用于制造凝膠型電解質(zhì)的裝置來執(zhí)行，該方法包括以下步驟：1)使殼體的內(nèi)腔充滿第一物料，第一物料包括丙烯酸類單體、丙烯酸酯類單體、乙二醇二丙烯酸酯交聯(lián)劑和過氧化二苯甲酰引發(fā)劑；2)在相同流速下經(jīng)由第一進(jìn)料管供應(yīng)第一物料同時(shí)經(jīng)由第二進(jìn)料部供應(yīng)溫度處于0℃至3℃的第二物料，并且使出料管處于打開狀態(tài)，其中，第二物料包括苯胺、三元雜多酸、過硫酸銨和水；3)使第一進(jìn)料管、第二進(jìn)料部以及出料管處于閉合狀態(tài)并且經(jīng)由電極向殼體的內(nèi)腔通電，以使第二物料在第一預(yù)定時(shí)間內(nèi)形成雜多酸摻雜的聚苯胺同時(shí)使雜多酸摻雜的聚苯胺在第二方向上取向，并且所形成的雜多酸摻雜的聚苯胺周圍的第一物料形成丙烯酸酯類聚合物；以及4)在保持通電的狀態(tài)下經(jīng)由加熱部在預(yù)定溫度下對(duì)殼體進(jìn)行加熱至第二預(yù)定時(shí)間，以使第一物料的剩余部分聚合來形成丙烯酸酯類聚合物，從而形成凝膠型電解質(zhì)。

15、根據(jù)本公開的實(shí)施例，所述流速滿足re值小于2000，其中，re值由以下公式表示：

16、

17、其中，re為雷諾數(shù)；d為殼體的直徑或當(dāng)量直徑，單位m；u為第一物料的流速，單位m/s；ρ為丙烯酸類單體的密度，單位kg/m3；μ為丙烯酸類單體的粘度，單位n·m-2·s。

18、根據(jù)本公開的實(shí)施例，可以在5v/cm至25v/cm的電場強(qiáng)度下執(zhí)行通電。

19、根據(jù)本公開的實(shí)施例，第一預(yù)定時(shí)間可以為1.5h至3h。

20、根據(jù)本公開的實(shí)施例，預(yù)定溫度可以為50℃至60℃，并且第二預(yù)定時(shí)間可以為14h至16h。

21、根據(jù)本公開的實(shí)施例，第一物料中的丙烯酸類單體、丙烯酸酯類單體和乙二醇二丙烯酸酯交聯(lián)劑的摩爾比為10:2:0.5，過氧化二苯甲酰引發(fā)劑添加量為單體總質(zhì)量的1wt％。

22、根據(jù)本公開的實(shí)施例，第二物料中的苯胺、三元雜多酸和過硫酸銨的摩爾比可以為1:0.01～0.03:1.4，水的添加量為苯胺總質(zhì)量的10wt％。

23、根據(jù)本公開的實(shí)施例，可以執(zhí)行步驟2)至少1分鐘或者小于或等于2分鐘。

24、根據(jù)本公開的實(shí)施例，該方法還包括：使第一物料聚合之后，打開門以取出凝膠型電解質(zhì)。

25、在本公開的實(shí)施例中，由于通過本公開的裝置將待形成雜多酸摻雜的聚苯胺的第二物料通入在未聚合的第一物料中然后進(jìn)行通電，使得第二物料在形成雜多酸摻雜的聚苯胺的同時(shí)在第一物料中被有序地取向?yàn)轭愃凭€性層狀的結(jié)構(gòu)，因此本公開形成的凝膠型電解質(zhì)的電導(dǎo)率顯著增大。

技術(shù)特征：

1.一種用于制造凝膠型電解質(zhì)的方法，其特征在于，所述方法通過使用用于制造凝膠型電解質(zhì)的裝置來執(zhí)行，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第二進(jìn)料部靠近第一進(jìn)料管設(shè)置，并且噴頭位于第一進(jìn)料管與出料管之間在第二方向上的延長線上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，噴頭包括：主板，具有套固在第二子進(jìn)料管的外壁上的通孔；子板，沿著主板的邊緣設(shè)置且從主板的邊緣朝向出料管延伸；以及噴嘴，設(shè)置在子板上且具有多個(gè)孔。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)孔沿第一方向以及與第一方向和第二方向垂直的第三方向布置。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)孔之中的相鄰孔之間的最短距離在1mm至2mm之間，

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，流速滿足re值小于2000，其中，re值由以下公式表示：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在5v/cm至25v/cm的電場強(qiáng)度下執(zhí)行通電。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第一預(yù)定時(shí)間為1.5h至3h，預(yù)定溫度為50℃至60℃，并且第二預(yù)定時(shí)間為14h至16h。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第一物料中的丙烯酸類單體、丙烯酸酯類單體和乙二醇二丙烯酸酯交聯(lián)劑的摩爾比為10:2:0.5，過氧化二苯甲酰引發(fā)劑添加量為單體總質(zhì)量的1wt％，

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，執(zhí)行步驟2)至少1分鐘或者小于或等于5分鐘。

技術(shù)總結(jié)
本公開提供了一種用于制造凝膠型電解質(zhì)的方法，該方法通過使用用于制造凝膠型電解質(zhì)的裝置來執(zhí)行，該方法包括：1)使殼體的內(nèi)腔充滿第一物料；2)在相同流速下經(jīng)由第一進(jìn)料管供應(yīng)第一物料同時(shí)經(jīng)由第二進(jìn)料部供應(yīng)溫度處于0℃至3℃的第二物料，使出料管處于打開狀態(tài)；3)使第一進(jìn)料管、第二進(jìn)料部以及出料管處于閉合狀態(tài)并且經(jīng)由電極向殼體的內(nèi)腔通電，以使第二物料在第一預(yù)定時(shí)間內(nèi)形成雜多酸摻雜的聚苯胺同時(shí)使雜多酸摻雜的聚苯胺在第二方向上取向，并且所形成的雜多酸摻雜的聚苯胺周圍的第一物料形成丙烯酸酯類聚合物；4)在保持通電的狀態(tài)下經(jīng)由加熱部在預(yù)定溫度下對(duì)殼體進(jìn)行加熱至第二預(yù)定時(shí)間。

技術(shù)研發(fā)人員：王澤青,鄂永勝,張?jiān)?br/>受保護(hù)的技術(shù)使用者：遼寧科技學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30