[发明专利]一种凝胶态聚合物锂离子电池电解质及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种支撑的掺杂纳米颗粒的锂离子电池凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于包括下述步骤：

(1)在惰性气体气氛下，将聚氧化乙烯和聚偏氟乙烯-六氟丙烯的共混物溶解于溶剂中，使共混物相对于共混物与溶剂的总质量的质量百分比为0.5～5％，并加入纳米颗粒，在30～50℃的温度下用带回流管的烧瓶加热搅拌2～10小时；

(2)完全溶解后，将未活化的支撑体浸泡于步骤(1)所得到的凝胶液体中，10～20分钟后取出，自然晾干，得到支撑的掺杂纳米颗粒的锂离子电池凝胶聚合物膜；

所述未活化的支撑体为聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯-乙烯-丙烯三层复合隔膜或无纺布；

(3)步骤(2)所得聚合物膜于40～55℃下真空干燥10～20小时后，于水的含量小于60ppm且氧气的含量小于2000ppm的环境下，将聚合物膜浸泡在电解液中1～2小时，即得到支撑的掺杂纳米颗粒的锂离子电池凝胶聚合物电解质。

2.根据权利要求1所述的支撑的掺杂纳米颗粒的锂离子电池凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述共混物中聚氧化乙烯和聚偏氟乙烯-六氟丙烯的质量比为1∶1～1∶5；所述纳米颗粒的加入量为共混物质量的5～20％。

3.根据权利要求1所述的支撑的掺杂纳米颗粒的锂离子电池凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述溶剂包括丙酮、N-N二甲基甲酰胺、四氢呋喃或者它们中两种以上的的混合物；所述纳米粒子包括SiO₂、Al₂O₃、SnO₂、TiO₂、LiAlO₂、CeO₂、Fe₃O₄、稀土、粘土或沸石。

4.根据权利要求1所述的支撑的掺杂纳米颗粒的锂离子电池凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述电解液由LiPF₆、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯组成，其中EC∶DMC∶EMC质量比为1∶1∶1，LiPF₆的摩尔浓度取1mol/L。

5.一种采用权利要求1～4中任一项所述方法制备得到的支撑的掺杂纳米颗粒的锂离子电池凝胶聚合物电解质。

6.根据权利要求5所述的支撑的掺杂纳米颗粒的锂离子电池凝胶聚合物电解质在制备聚合物锂离子电池中的应用。

7.根据权利要求6所述的支撑的掺杂纳米颗粒的锂离子电池凝胶聚合物电解质在制备聚合物锂离子电池中的应用，其特征在于：于水的含量小于60ppm且氧气的含量小于2000ppm的环境下，将支撑的掺杂纳米颗粒的锂离子电池凝胶聚合物电解质与正、负极材料装配成扣式电池。

8.根据权利要求6所述的支撑的掺杂纳米颗粒的锂离子电池凝胶聚合物电解质在制备聚合物锂离子电池中的应用，其特征在于：将支撑的掺杂纳米颗粒的锂离子电池凝胶电解质中的聚合物膜与正、负极材料采用卷绕工艺组装成电芯，其中正极以铝极耳点焊引出，负极以镍极耳点焊引出，然后将电芯在50～65℃真空干燥15～20小时，将烘干的电芯置于铝塑膜袋中；于水的含量小于60ppm且氧气的含量小于2000ppm的环境下，将电解液注入铝塑膜袋中后预顶封；然后封口，封口时袋中预留小气囊，静置15～20小时后化成，待化成结束后，化成产生的气体进入气囊后再次封口，得到软包聚合物锂离子电池。

9.根据权利要求7或8所述的支撑的掺杂纳米颗粒的锂离子电池凝胶聚合物电解质在制备聚合物锂离子电池中的应用，其特征在于：所述正极材料包括LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiFePO₄、LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂；所述负极材料包括人造石墨或焦炭相碳素微球。