一種耐高溫的鋰離子電池凝膠聚合物電解質及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鋰離子電池凝膠聚合物電解質及其制備方法。所述的鋰離子電池凝膠聚合物電解質，其特征在于，其制備原料包括聚(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-乙酸乙烯酯)、無機填料和耐高溫樹脂。本發(fā)明所述的鋰離子電池凝膠聚合物電解質用聚(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-乙酸乙烯酯)基體，綜合了MMA良好的吸液性能、St較好的加工性能和VAc良好的機械強度等優(yōu)點；本發(fā)明所述的耐高溫樹脂的熱分解溫度大于250℃，電解質膜具有很好地耐熱性能，170℃加熱1h，橫向、縱向的熱收縮率均小于4％，在高溫條件下也能保持膜的尺寸穩(wěn)定性，不會導致電池發(fā)生內部短路。
【專利說明】一種耐高溫的鋰離子電池凝膠聚合物電解質及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及凝膠聚合物電解質制備的【技術領域】，特別涉及一種含耐高溫樹脂的鋰離子電池凝膠聚合物電解質及其制備方法。
【背景技術】
[0002]自從1999年聚合物鋰離子電池投放市場以來，由于其具有重量輕、比能量高、安全性能好等優(yōu)點引起人們廣泛關注。凝膠聚合物電解質(GRE)是聚合物鋰離子電池的關鍵性材料，對電池的電化學性能有很大的影響，GRE使用聚合物基體，將液體有機溶劑直接轉化為凝膠，可以避免液體電解質泄漏的問題；同時其可塑性強，可做到形狀任意化，可保證電池內部的充分接觸。迄今為止，已經報道了很多用作GRE基體的聚合物，如聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚丙烯腈等。但GRE基體仍存在一些問題:由于使用同一單體聚合而成，綜合性能較差，好的機械強度與高的離子電導率不能兼得。
[0003]對此，國內外展開了對鋰離子電池凝膠聚合物電解質的大量研究。申請?zhí)枮?00610043125.8的中國發(fā)明專利公開了“一步法引發(fā)聚合制備納米二氧化硅/聚甲基丙烯酸甲酯凝膠聚合物電解質的方法”，雖然機械強度比較理想，但離子電導率僅為3.44X10、.cnT1。申請?zhí)枮?00810029569.5的中國專利公開了“自支撐的鋰離子電池凝膠聚合物電解質、其專用聚合物及其制備方法和應用”，電化學穩(wěn)定窗口較高可達5.6V，但其離子電導率剛剛達到3.48X IO-3S.cnT1，對于實際應用仍有一定距離。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種耐高溫的、離子電導率高的、自支撐的鋰離子電池凝膠聚合物電解質及其制備方法。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種鋰離子電池凝膠聚合物電解質，其特征在于，其制備原料包括聚(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-乙酸乙烯酯)、無機填料和耐高溫樹脂。
[0006]優(yōu)選地，所述的聚(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-乙酸乙烯酯)具有以下的結構式:
[0007]
【權利要求】
1.一種鋰離子電池凝膠聚合物電解質，其特征在于，其制備原料包括聚(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-乙酸乙烯酯)、無機填料和耐高溫樹脂。
2.如權利要求1所述的鋰離子電池凝膠聚合物電解質，其特征在于，所述的聚(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-乙酸乙烯酯)的制備方法為: 第一步:在凡氣氛保護下，將質量百分比為I?3%的乳化劑溶解在質量百分比為58?72%的去離子水中，加入質量百分比之和為30?40%的甲基丙烯酸甲酯(MMA)、苯乙烯(St)和乙酸乙烯酯(VAc)，攪拌均勻，在55?65°C下滴加質量百分比為0.2?0.4%的引發(fā)劑，在600r / min的速度下攪拌反應5?9h，得到乳液；(此步驟中所有質量百分數(shù)均以乳液為基準) 第二步:將所得乳液倒入質量分數(shù)為2?5 %的Al2 (SO4) 3水溶液中攪拌破乳，所述的乳液與Al2 (SO4)3水溶液的體積比為1: 1，過濾，將沉淀用去離子水洗滌后，50?65°C真空干燥24?48h得白色聚合物聚(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-乙酸乙烯酯)(P (MMA-St-VAc))。
3.如權利要求2所述的鋰離子電池凝膠聚合物電解質，其特征在于，所述的甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和乙酸乙烯酯的質量比為(I?3): (I?3):1。
4.如權利要求2所述的鋰離子電池凝膠聚合物電解質，其特征在于，所述的乳化劑為十二烷基磺酸鈉、十二烷基磺酸鉀或十二烷基磺酸銨。
5.如權利要求2所述的鋰離子電池凝膠聚合物電解質，其特征在于，所述的引發(fā)劑為過硫酸銨、過硫酸鉀或過硫酸鈉；引發(fā)劑的滴定速度為2-3s /滴。
6.權利要求1-5中任一項所述的鋰離子電池凝膠聚合物電解質的制備方法，其特征在于，具體步驟為: 第一步:在60?85°C下，將聚(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-乙酸乙烯酯)與丙酮混合，高速機械攪拌Ih使聚(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-乙酸乙烯酯)均勻分散于丙酮中，攪拌速度為800?1200r / min，加入無機填料和耐高溫樹脂，所得混合物中聚(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-乙酸乙烯酯)的質量分數(shù)為6?12%，無機填料的質量分數(shù)為O?15%，耐高溫樹脂與聚合物的質量比為O?20: 100，砂磨l-2h后得到粘稠溶液，將正丁醇作為非溶劑添加到上述粘稠溶液中，正丁醇的用量為丙酮含量的2?12%，將所得粘稠溶液涂布在玻璃板上，常溫下蒸發(fā)掉丙酮，55?70°C下真空干燥5-9h，制得自支撐的凝膠聚合物膜； 第二步:在手套箱中將凝膠聚合物膜浸泡在鋰離子電池電解液中30?60min，得到鋰離子電池凝膠聚合物電解質。
7.如權利要求6所述的鋰離子電池凝膠聚合物電解質的制備方法，其特征在于，所述的無機填料為BaSO4和納米二氧化硅氣凝膠，BaSO4和納米二氧化硅氣凝膠的質量比為1:1 ?9:1。
8.如權利要求6所述的鋰離子電池凝膠聚合物電解質的制備方法，其特征在于，所述的耐高溫樹脂為雙馬來酰亞胺或環(huán)氧樹脂增韌雙馬來酰亞胺的一種，其熱分解溫度大于250。。。
9.如權利要求6所述的鋰離子電池凝膠聚合物電解質的制備方法，其特征在于，所述的鋰離子電池電解液由LiPF6按Imol / L的濃度溶解在體積比為1:1:1的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸甲乙酯(EMC)的混合溶劑中得到。
【文檔編號】H01M10/058GK103840207SQ201410090324
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月12日 優(yōu)先權日:2014年3月12日
【發(fā)明者】遲婷玉 申請人:中國海誠工程科技股份有限公司