[发明专利]用于锂离子二次电池的凝胶聚合物电解质膜及其制备方法

权利要求书

1.一种用于锂离子二次电池的凝胶聚合物电解质膜，其特征在于，

由聚合物电解质膜和电解液组成；其中聚合物电解质膜的质量分数为30～70％，以所述凝胶聚合物电解质膜的总质量计；

其中聚合物电解质膜的化学结构式如式(I)所示：

其中m、n分别为1～10000的整数；且m/(m+n)＝55％～90％；其中a为0～3的整数，b为0～1的整数，c为0～1的整数，d为0～3的整数，R为SO₃Li或COOLi；其中数均分子量为6万到30万，离子交换容量为0.75～1.60mmol/g。

2.如权利要求1所述的用于锂离子二次电池的凝胶聚合物电解质膜，其特征在于，所述电解液由增塑剂和锂盐构成，其中所述锂盐为LiN(CF₃SO₃)₂、LiClO₄、LiCF₃SO₃、LiPF₆、LiCl的一种，以锂盐计，电解液的浓度为0.2～1.2mol/L。

3.如权利要求2所述的用于锂离子二次电池的凝胶聚合物电解质膜，其特征在于，所述增塑剂为碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸二丙酯、碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、四氢呋喃、乙二醇二甲醚或其混合物。

4.权利要求1-3之一所述的凝胶聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将含氟聚合物溶液在100～220℃下通过溶液浇铸成膜方法，制备成聚合物电解质膜；

(2)依次用双氧水溶液、去离子水、硫酸溶液、去离子水加热处理所述聚合物电解质膜，得到预处理好的聚合物电解质膜；

(3)将预处理后的聚合物电解质膜浸渍在1.0～2.0mol/L的氢氧化锂溶液中，进行锂化处理，然后将锂化的聚合物电解质膜用去离子水洗涤，直至洗涤出的去离子水的酸碱度为中性为止，得到锂化处理的聚合物电解质膜；

(4)配制锂盐浓度为0.2～1.2mol/L的电解液；

(5)将锂化处理的聚合物电解质膜真空干燥；

(6)将干燥的聚合物电解质膜，浸渍于配制好的电解液中，得到所述凝胶聚合物电解质膜；

其中含氟聚合物溶液，是由溶剂和含氟聚合物组成，其中含氟聚合物的质量分数为15％～50％；且含氟聚合物的化学结构式如式(II)所示：

其中m、n分别为1～10000的整数，且m/(m+n)＝55％～90％，；其中a为0～3的整数，b为为0或1，c为0或1，d为0～3的整数，R’为SO₃H或COOH；含氟聚合物的数均分子量为6万到30万，离子交换容量为0.75～1.60mmol/g。

5.如权利要求4所述的凝胶聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，将聚合物电解质膜用1.0～5.0％的双氧水溶液在60～100℃的温度下加热0.5～1.0小时，然后用去离子水在60～100℃的温度下加热0.5～1.5小时，再用1.0～2.0mol/L的硫酸溶液在60～100℃的温度下加热0.5～1.5小时，最后用去离子水在60～100℃的温度下加热0.5～1.5小时，得到预处理好的聚合物电解质膜。

6.如权利要求4所述的凝胶聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，将预处理后的聚合物电解质膜浸渍在1.0～2.0mol/L的氢氧化锂溶液中，60～100℃加热回流6～12小时，进行锂化处理；在所述步骤(5)中，将锂化处理的聚合物电解质膜于60～100℃下真空干燥24～48小时；在所述步骤(6)中，将干燥的聚合物电解质膜，浸渍于配制好的电解液中24～48小时。

7.如权利要求4所述的凝胶聚合物电解质膜的制备方法，其特征在于，所述溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基-2-吡咯烷酮、乙醇、异丙醇或其混合物。

8.一种聚合物锂离子电池，包括权利要求1-3之一所述的凝胶聚合物电解质膜。