凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法
【專利摘要】一種凝膠聚合物電解質(zhì)，包括聚氧化乙烯及吸附在所述聚氧化乙烯內(nèi)的電解液及嘧啶類化合物，其中，所述凝膠聚合物電解質(zhì)中所述聚氧化乙烯的質(zhì)量百分含量為10%~25%，所述電解液的質(zhì)量百分含量為70%~85%，所述嘧啶類化合物的質(zhì)量百分含量為0.1%~5％，所述電解液包括雙氰基胺鋰及增塑劑，所述雙氰基胺鋰與所述增塑劑的質(zhì)量比為1:7～1:9，所述增塑劑由碳酸丙烯酯和碳酸甲乙酯混合形成。該凝膠聚合物電解質(zhì)的電導(dǎo)率較高。本發(fā)明還提供一種凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法。
【專利說明】凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]凝膠聚合物電解質(zhì)鋰離子電池因具有安全、無泄漏、漏電流小等優(yōu)點(diǎn)而被研究者們所重視。凝膠聚合物電解質(zhì)是一種新型的功能高分子材料，可同時(shí)作為隔膜和電解質(zhì)材料，可使電池薄形化，從而提高電池造型設(shè)計(jì)的靈活性。
[0003]聚氧化乙烯(PEO)具有固態(tài)電解質(zhì)的易加工，熱塑性好等優(yōu)點(diǎn)，但是PEO電解質(zhì)體系的電導(dǎo)率非常低，在40-100°C時(shí)，電解質(zhì)電導(dǎo)率只有10_8-10_4S/cm，限制了它的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有必要提供一種電導(dǎo)率較高的凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法。
[0005]一種凝膠聚合物電解質(zhì)，包括聚氧化乙烯及吸附在所述聚氧化乙烯內(nèi)的電解液及嘧啶類化合物，其中，所述凝膠聚合物電解質(zhì)中所述聚氧化乙烯的質(zhì)量百分含量為10%~25%，所述電解液的質(zhì)量百分含量為70%~85%，所述嘧啶類化合物的質(zhì)量百分含量為
0.1%~5%，所述電解液包括雙氰基胺鋰及增塑劑，所述雙氰基胺鋰與所述增塑劑的質(zhì)量比為1:7~1:9，所述增塑劑由碳酸丙烯酯和碳酸甲乙酯混合形成。
[0006]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述嘧啶類化合物選自嘧啶及4-甲基嘧啶中的一種。
[0007]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述碳酸丙烯酯和所述碳酸甲乙酯的體積比為1:1.5~1:2。
[0008]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述聚氧化乙烯的質(zhì)量百分含量為10%~15%。
[0009]一種凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，包括以下步驟:
[0010]將嘧啶類化合物超聲分散在電解液中形成混合液，所述電解液包括雙氰基胺鋰及增塑劑，所述雙氰基胺鋰與所述增塑劑的質(zhì)量比為1:7~1:9，所述增塑劑由碳酸丙烯酯和碳酸甲乙酯混合形成，所述嘧啶類化合物與所述電解液的質(zhì)量比為l:85(Tl:14 ;及
[0011]將聚氧化乙烯微孔膜浸入所述混合液中吸附所述混合液得到凝膠聚合物電解質(zhì)，所述聚氧化乙烯微孔膜與所述電解液的質(zhì)量比為1:8.5飛:14。
[0012]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述嘧啶類化合物選自嘧啶及4-甲基嘧啶中的一種。
[0013]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述超聲分散的時(shí)間為5分鐘~30分鐘。
[0014]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述碳酸丙烯酯和所述碳酸甲乙酯的體積比為1:1.5~1:2。
[0015]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述聚氧化乙烯微孔膜與所述電解液的質(zhì)量比為1:8.5^3:14。
[0016]上述凝膠聚合物電解質(zhì)中,通過加入嘧啶類化合物,嘧啶類化合物能與N (CN) 2 —形成配合物，從而使雙氰基胺鋰的離解度增加，鋰離子的遷移數(shù)增加，從而大幅度提高凝膠聚合物電解質(zhì)的電導(dǎo)率?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0017]圖1為一實(shí)施方式的凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法進(jìn)一步闡明。
[0019]一實(shí)施方式的凝膠聚合物電解質(zhì)，包括聚氧化乙烯(PEO)、吸附在聚氧化乙烯內(nèi)的電解液及嘧啶類化合物。
[0020]凝膠聚合物電解質(zhì)中聚氧化乙烯的質(zhì)量百分含量為10%~25%，優(yōu)選為10%~15%。優(yōu)選的，聚氧化乙烯為聚氧化乙烯微孔膜。
[0021]凝膠聚合物電解質(zhì)中電解液的質(zhì)量百分含量為70%~85%。電解液包括雙氰基胺鋰(LiN(CN)2)及增塑劑。雙氰基胺鋰與增塑劑的質(zhì)量比為1:7~1:9。增塑劑由碳酸丙烯酯(PC)和碳酸甲乙酯(EMC)混合形成。優(yōu)選的，碳酸丙烯酯和碳酸甲乙酯的體積比為I: 1.5 ~1:2。
[0022]凝膠聚合物電解質(zhì)中嘧啶類化合物的質(zhì)量百分含量為0.1%~5%，優(yōu)選為2%~5%。優(yōu)選的，嘧啶類化合物選自嘧啶及4-甲基嘧啶中的一種。
[0023]上述凝膠聚合物電解質(zhì)中，PEO為基質(zhì)，通過加入嘧啶類化合物，嘧啶類化合物能與N(CN)2—形成配合物，從而使雙氰基胺鋰的離解度增加，鋰離子的遷移數(shù)增加，從而大幅度提高凝膠聚合物電解質(zhì)的電導(dǎo)率。
[0024]請參閱圖1，上述凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，包括以下步驟:
[0025]步驟S110、將嘧`啶類化合物超聲分散在電解液中形成混合液，電解液包括雙氰基胺鋰及增塑劑，雙氰基胺鋰與增塑劑的質(zhì)量比為1:7~1:9，增塑劑由碳酸丙烯酯和碳酸甲乙酯混合形成，嘧啶類化合物與電解液的質(zhì)量比為1:85(Tl: 14。
[0026]優(yōu)選的，嘧啶類化合物選自嘧啶及4-甲基嘧啶中的一種。
[0027]優(yōu)選的，碳酸丙烯酯和碳酸甲乙酯的體積比為1: 1.5~1:2。
[0028]優(yōu)選的，超聲分散的時(shí)間為5分鐘~30分鐘。
[0029]步驟S120、將聚氧化乙烯微孔膜浸入混合液中吸附混合液得到凝膠聚合物電解質(zhì)，聚氧化乙烯微孔膜與電解液的質(zhì)量比為1:8.5飛:14。
[0030]該步驟中，將聚氧化乙烯微孔膜浸入混合液中，聚氧化乙烯微孔膜將混合液完全吸收。
[0031]優(yōu)選的，將聚氧化乙烯微孔膜浸入混合液的時(shí)間為30分鐘~180分鐘。
[0032]優(yōu)選的，聚氧化乙烯微孔膜與電解液的質(zhì)量比為1:8.5^3:14ο
[0033]上述凝膠聚合物電解質(zhì)制備方法較為簡單，制備的凝膠聚合物電解質(zhì)的電導(dǎo)率較聞。
[0034]以下為具體實(shí)施例。
[0035]實(shí)施例1
[0036]在手套箱中，將0.5g嘧啶超聲(超聲30min)分散于8.5g電解液中形成混合液，其中電解液包括LiN(CN) 2及增塑劑，LiN(CN) 2與增塑劑的質(zhì)量比為1: 8，增塑劑由PC和EMC以體積比為1:2混合形成，然后將Ig干燥好的PEO微孔膜浸入上述混合液中，ISOmin后PEO微孔膜將混合液完全吸附即得到添加了嘧啶的PEO基凝膠聚合物電解質(zhì)。得到的凝膠聚合物電解質(zhì)中，PEO基質(zhì)的質(zhì)量百分比為10%，鋰鹽和增塑劑的質(zhì)量百分比為85%，嘧啶類化合物的質(zhì)量百分比為5%。
[0037]實(shí)施例2
[0038]在手套箱中，將0.4g 4-甲基嘧啶超聲(超聲25min)分散于8.4g電解液中形成混合液，其中電解液包括LiN(CN)2及增塑劑，LiN(CN)2與增塑劑的質(zhì)量比為1:8，增塑劑由PC和EMC以體積比為1:2混合形成，然后將1.2g干燥好的PEO微孔膜浸入上述混合液中，150min后將其取出，即得到添加了 4-甲基嘧啶的PEO基凝膠聚合物電解質(zhì)。得到的凝膠聚合物電解質(zhì)中，PEO基質(zhì)的質(zhì)量百分比為12%，鋰鹽和增塑劑的質(zhì)量百分比為84%，嘧啶類化合物的質(zhì)量百分比為4%。
[0039]實(shí)施例3
[0040]在手套箱中，將0.2g嘧啶超聲(超聲20min)分散于8.3g電解液中形成混合液，其中電解液包括LiN(CN) 2及增塑劑，LiN(CN) 2與增塑劑的質(zhì)量比為1: 8，增塑劑由PC和EMC以體積比為1:1.5混合形成，然后將1.5g干燥好的PEO微孔膜浸入上述混合液中，120min后將其取出，即得到添加了嘧啶的PEO基凝膠聚合物電解質(zhì)。得到的凝膠聚合物電解質(zhì)中，PEO基質(zhì)的質(zhì)量百分比為15%，鋰鹽和增塑劑的質(zhì)量百分比為83%，嘧啶類化合物的質(zhì)量百分比為2%。
[0041]實(shí)施例4
[0042]在手套箱中，將0.5g 4-甲基嘧啶超聲(超聲15min)分散于7g電解液中形成混合液，其中電解液包括LiN(CN) 2及增塑劑，LiN(CN) 2與增塑劑的質(zhì)量比為1: 7，增塑劑由PC和EMC以體積比為1:3混合形成，然后將2.5g干燥好的PEO微孔膜浸入上述混合液中，90min后將其取出，即得到添加了 4-甲基嘧啶的PEO基凝膠聚合物電解質(zhì)。得到的凝膠聚合物電解質(zhì)中，PEO基質(zhì)的質(zhì)量百分比為25%，鋰鹽和增塑劑的質(zhì)量百分比為70%，嘧啶類化合物的質(zhì)量百分比為5%。
[0043]實(shí)施例5
[0044]在手套箱中，將0.1g嘧啶超聲(超聲IOmin)分散于7.9g電解液中形成混合液，其中電解液包括LiN(CN) 2及增塑劑，LiN(CN) 2與增塑劑的質(zhì)量比為1: 9，增塑劑由PC和EMC以體積比為1:2混合形成，然后將2.0g干燥好的PEO微孔膜浸入上述混合液中，60min后將其取出，即得到添加了嘧啶的PEO基凝膠聚合物電解質(zhì)。得到的凝膠聚合物電解質(zhì)中，PEO基質(zhì)的質(zhì)量百分比為20%，鋰鹽和增塑劑的質(zhì)量百分比為79%，嘧啶類化合物的質(zhì)量百分比為1%。
[0045]實(shí)施例6
[0046]在手套箱中，將0.01g4-甲基嘧啶超聲(超聲5min)分散于7.49g電解液中形成混合液，其中電解液包括LiN(CN)2及增塑劑，LiN(CN)2與增塑劑的質(zhì)量比為1:8，增塑劑由PC和EMC以體積比為1:2混合形成，然后將2.5g干燥好的PEO微孔膜浸入上述混合液中，30min后將其取出，即得到添加了 4-甲基嘧啶的PEO基凝膠聚合物電解質(zhì)。得到的凝膠聚合物電解質(zhì)中，PEO基質(zhì)的質(zhì)量百分比為25%，鋰鹽和增塑劑的質(zhì)量百分比為74.9%，嘧啶類化合物的質(zhì)量百分比為0.1%。
[0047]對比例[0048]在手套箱中，將1.5g干燥好的PEO微孔膜浸入8.5g電解液中，其中電解液包括LiN(CN) 2及增塑劑，LiN(CN) 2與增塑劑的質(zhì)量比為1: 8，增塑劑由PC和EMC以體積比為1:2混合形成，ISOmin后將其取出，即得到PEO基凝膠聚合物電解質(zhì)。得到的凝膠聚合物電解質(zhì)中，PEO基質(zhì)的質(zhì)量百分比為15%，鋰鹽和增塑劑的質(zhì)量百分比為85%。
[0049]將實(shí)施例f 6及對比例制備的凝膠聚合物電解質(zhì)電導(dǎo)率的測試結(jié)果如表1所示。
[0050]電導(dǎo)率的測試方法:常溫下用D41-11D/ZM型雙電測四探針測試儀測試電導(dǎo)率，屏幕直接顯示電阻率P值，按照Y=I/P直接計(jì)算出電導(dǎo)率。
[0051]表1
[0052]
【權(quán)利要求】
1.一種凝膠聚合物電解質(zhì)，其特征在于，包括聚氧化乙烯及吸附在所述聚氧化乙烯內(nèi)的電解液及嘧啶類化合物，其中，所述凝膠聚合物電解質(zhì)中所述聚氧化乙烯的質(zhì)量百分含量為10%~25%，所述電解液的質(zhì)量百分含量為70%~85%，所述嘧啶類化合物的質(zhì)量百分含量為0.1%~5%，所述電解液包括雙氰基胺鋰及增塑劑，所述雙氰基胺鋰與所述增塑劑的質(zhì)量比為1:7~1:9，所述增塑劑由碳酸丙烯酯和碳酸甲乙酯混合形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凝膠聚合物電解質(zhì)，其特征在于，所述嘧啶類化合物選自嘧啶及4-甲基嘧啶中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凝膠聚合物電解質(zhì)，其特征在于，所述碳酸丙烯酯和所述碳酸甲乙酯的體積比為1:1.5~1:3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凝膠聚合物電解質(zhì)，其特征在于，所述聚氧化乙烯的質(zhì)量百分含量為10%~15%。
5.一種制備凝膠聚合物電解質(zhì)的方法，其特征在于，包括以下步驟: 將嘧啶類化合物超聲分散在電解液中形成混合液，所述電解液包括雙氰基胺鋰及增塑劑，所述雙氰基胺鋰與所述增塑劑的質(zhì)量比為1:7~1:9，所述增塑劑由碳酸丙烯酯和碳酸甲乙酯混合形成，所述嘧啶類化合物與所述電解液的質(zhì)量比為l:85(Tl:14 ;及 將聚氧化乙烯微孔膜浸入所述混合液中吸附所述混合液得到凝膠聚合物電解質(zhì)，所述聚氧化乙烯微孔膜與所述電解液的質(zhì)量比為1:8.5飛:14。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述嘧啶類化合物選自嘧啶及4-甲基嘧啶中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述超聲分散的時(shí)間為5分鐘~30分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述碳酸丙烯酯和所述碳酸甲乙酯的體積比為1:1.5~1:2。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述聚氧化乙烯微孔膜與所述電解液的質(zhì)量比 為1:8.5^3:14。
【文檔編號(hào)】H01M10/0565GK103811806SQ201210447559
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月9日
【發(fā)明者】周明杰, 鄧惠仁, 王要兵 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司