[0023]優(yōu)選的，步驟一中Ti02納米粒子粒徑為5-10 nm;步驟四中上、下層與中間層的厚度比均為5:1;
優(yōu)選的，步驟二、步驟三中添加T12納米粒子的量為3 wt9L
[0024]實施例1
(I)選用PEO和PVDF兩種基體，鋰鹽選用LiC104，納米粒子選用T12納米粒子(粒徑5-10
nm) ο
[0025](2)將PEO與LiClO4按一定的物質(zhì)的量比溶于乙腈溶劑中，磁力攪拌，然后加入一定量T12納米粒子，超聲分散，磁力攪拌，得到分散性較好的乳濁液。
[0026](3)將一定量的PVDF溶于Vdma。: V^i = 7: 3的混合溶液中，磁力攪拌，然后加入一定量的T12納米粒子，超聲分散，磁力攪拌，得到分散性較好的乳濁液。
[0027 ] (4 )將(2 )和(3 )制備的紡絲液進行逐層電紡制備，通過調(diào)整兩種紡絲溶液的體積，控制外層與內(nèi)層的厚度比均為5:1。最后，將得到的三層聚合物電解質(zhì)膜真空干燥。
[0028]最后得到如圖1、2、3所示的三層結(jié)構(gòu)的鋰離子電池全固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜。
[0029]圖4為使用本發(fā)明方法制備的不同含量的T12納米粒子改性的三層結(jié)構(gòu)聚合物電解質(zhì)膜的紅外譜圖，根據(jù)文獻(xiàn)報道，在PEO中C-O-C鍵的振動集中在1114 cm—1處，加入LiClO4后，C-O-C吸收峰的波數(shù)下降為1097 cm—、這是由于Li+1與PEO醚鍵基團的絡(luò)合使C-O-C的振動減弱，波數(shù)降低。
[0030]圖5為使用本發(fā)明方法制備的不同含量的T12納米粒子改性的三層結(jié)構(gòu)聚合物電解質(zhì)膜的DSC曲線，由圖可看出，T12納米粒子的加入，PEO的熔融峰面積減小，這是由于T12納米粒子分散在PEO的無定形鏈段之間，阻止了其鏈段的規(guī)整排列，無定形區(qū)增加，即結(jié)晶度降低，且在T12添加量為3 wt%時結(jié)晶度最小。結(jié)晶度降低理論上可提高其離子電導(dǎo)率。[0031 ]圖6、圖7為三層和單層全固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，由圖可知，從上到下隨著結(jié)晶度的降低，拉伸強度下降，且三層膜結(jié)構(gòu)比單層膜結(jié)構(gòu)的力學(xué)強度有很大提尚O
[0032]圖8為使用本發(fā)明方法制備的添加3wt% T12納米粒子改性的三層結(jié)構(gòu)聚合物電解質(zhì)膜的交流阻抗譜圖。根據(jù)離子電導(dǎo)率與本體電阻值的關(guān)系公式，可計算得該三層電解質(zhì)膜的室溫離子電導(dǎo)率為1.392 X 10—6(S/cm)，還有待提高。
[0033]效果分析:通過SEM電鏡圖可看出超聲分散能保證納米離子在基體中有良好的分散性，且三層結(jié)構(gòu)分明，結(jié)晶度有明顯降低，力學(xué)強度有很大提高。
[0034]實施例2
(I)選用PEO和PVDF兩種基體，鋰鹽選用LiC104，納米粒子選用T12納米粒子(粒徑5-10
nm) ο
[0035](2)將PEO與LiClO4按一定的物質(zhì)的量比溶于乙腈溶劑中，磁力攪拌，然后加入一定量T12納米粒子，超聲分散，磁力攪拌，得到分散性較好的乳濁液。
[0036](3)將PVDF與LiClO4按一定的物質(zhì)的量比溶于VDMAc:Vrai = 7:3的混合溶液中，磁力攪拌，然后加入一定量的T12納米粒子，超聲分散，磁力攪拌，得到分散性較好的乳濁液。
[0037](4 )將(2 )和(3 )制備的紡絲液進行逐層電紡制備，通過調(diào)整兩種紡絲溶液的體積，控制外層與內(nèi)層的厚度比均為3:1。最后，將得到的三層聚合物電解質(zhì)膜真空干燥。
[0038]效果分析:通過SEM電鏡圖可看出超聲分散能保證納米離子在基體中有良好的分散性，且三層結(jié)構(gòu)分明，結(jié)晶度降低，力學(xué)強度提高，但實施例2的離子電導(dǎo)率較實施例1略低。
[0039]本發(fā)明的有益效果為:
(1)本發(fā)明制備的三層結(jié)構(gòu)的鋰離子電池全固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜大大降低了PEO的結(jié)晶度，添加3 wt% T12納米粒子改性的三層固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜中，ΡΕ0的結(jié)晶度能控制到9.74%；
(2)本發(fā)明制備的三層結(jié)構(gòu)的鋰離子電池全固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜具有優(yōu)良的機械性能，添加3 wt% T12納米粒子改性的三明治結(jié)構(gòu)固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜的機械強度比相應(yīng)單層的固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜提高0.5倍；
(3)本發(fā)明提供的制備三層結(jié)構(gòu)的鋰離子電池全固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜的靜電紡絲技術(shù)具有設(shè)備成本低、工藝簡單、且制備的纖維膜具有優(yōu)異的機構(gòu)和機械性能。
[0040]本文雖然已經(jīng)給出了本發(fā)明的幾個實施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明精神的情況下，可以對本文的實施例進行改變。上述實施例只是示例性的，不應(yīng)以本文的實施例作為本發(fā)明權(quán)利范圍的限定。
【主權(quán)項】
1.一種三層結(jié)構(gòu)的鋰離子電池全固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜的靜電紡絲制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一、選用PEO和PVDF兩種基體，鋰鹽選用LiC104，納米粒子選用T12納米粒子； 步驟二、將PEO與LiCKk按物質(zhì)的量比為Mo: nLic14=8:1溶于乙腈溶劑中，磁力攪拌Ih，然后加入T12納米粒子，超聲振蕩分散Ih，使得T12納米粒子分散均勻，接著磁力攪拌12h，得到分散均勻的乳濁液； 步驟三、將PVDF溶于Vdmac: Vrai = 7: 3的混合溶液中，磁力攪拌Ih，然后加入T12納米粒子，超聲振蕩分散Ih，使得T12納米粒子分散均勻，接著磁力攪拌12h，得到分散均勻的乳濁液； 步驟四、將在步驟二、步驟三中制備的紡絲液進行逐層電紡制備，步驟二中的紡絲液用于制備上層和下層，步驟三中的紡絲液用于制備中間層，調(diào)整兩種紡絲溶液的體積，控制上、下層與中間層的厚度比均為3?5:1，將得到的三層聚合物電解質(zhì)膜真空干燥24 ho2.如權(quán)利要求1所述的三層結(jié)構(gòu)的鋰離子電池全固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜的靜電紡絲制備方法，其特征在于，步驟一中Ti02納米粒子粒徑為5-10 nm。3.如權(quán)利要求1所述的三層結(jié)構(gòu)的鋰離子電池全固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜的靜電紡絲制備方法，其特征在于，步驟四中上、下層與中間層的厚度比均為5:1。4.如權(quán)利要求1所述的三層結(jié)構(gòu)的鋰離子電池全固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜的靜電紡絲制備方法，其特征在于，步驟二、步驟三中添加T12納米粒子的量為3 wt%。
【專利摘要】本發(fā)明涉及固態(tài)聚合物電解質(zhì)制備技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種三層結(jié)構(gòu)的鋰離子電池全固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜的靜電紡絲制備方法，上、下兩層使用離子電導(dǎo)率高的PEO作為鋰鹽的載體，中間一層使用機械強度好的PVDF作為鋰鹽的載體及傳輸通道，同時三層均使用納米TiO2粒子改性，最后用靜電紡絲機進行逐層電紡制備；本發(fā)明的有益效果為：通過該方法制備的三層結(jié)構(gòu)固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜的離子電導(dǎo)率和機械強度均比相應(yīng)單層的固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜有很大提高；添加3？wt%？TiO2納米粒子改性的三層結(jié)構(gòu)固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜的機械強度比相應(yīng)單層的固態(tài)聚合物電解質(zhì)膜提高0.5倍。
【IPC分類】H01M10/0565, H01M10/0525
【公開號】CN105552434
【申請?zhí)枴緾N201510958722
【發(fā)明人】查俊偉, 黃娜, 黨智敏
【申請人】北京科技大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月17日