[发明专利]一种氧化石墨改性P(AN-MMA)多孔聚合物电解质膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合物电解质膜及其制备方法。

背景技术

锂离子电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电率小、低污染以及无记忆效应等有点，成为了化学电源研发的热点。聚合物锂离子电池是在液态锂离子电池的基础上发展起来的一种新型锂电池，其优势在于体积小、重量轻、厚度薄，具有广阔的应用前景而倍受关注。聚合物锂离子电池的核心技术是高性能聚合物电解质的制备。聚合物电解质需要具有较高的电导率，并且还要具有较好的机械强度以便于生产加工。

聚合物电解质是聚合物锂离子电池的关键性材料。聚合物电解质按结构可分为纯固态聚合物电解质、凝胶型聚合物电解质以及多孔型聚合物电解质。多孔型聚合物电解质采用多孔电解质膜作为基材，再经浸取电解液活化的方法，膜中的孔吸收液体电解质，同时聚合物基体中的无定形区也会被电解液所溶胀。其较高的电导率与液体电解质十分接近，膜片强度又与聚合物多孔膜相当，有利于简化电池的装配工艺、设计新型电池外形和降低成本，所以很受开发商的重视。

聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯(P(AN-MMA))基体材料，所制备的聚合物电解质与正负极的相容性很好，离子电导率也能达到要求，而且有很高的电化学稳定性，但是微孔膜的机械强度很差，不能应用于实际生产中。研究表明，无机纳米颗粒掺入聚合物电解质中可以改善其力学性能及工作温度，同时无机纳米材料对聚合物电解质的电导率有一定的影响。常用的无机纳米材料主要有SiO₂、A1₂O₃、TiO₂等。但是如果无机纳米材料添加的过多，会导致聚合物电解质中富增塑剂相的粘度升高，导致电导率的降低。

现有的P(AN-MMA)基聚合物电解质膜在室温下离子电导率为1.0×10^-3S/cm～3.0×10^-3S/cm，机械强度小于5.0MPa。因此现有的P(AN-MMA)基聚合物电解质膜存在离子电导率低、机械强度小的问题。

发明内容

本发明要解决现有的P(AN-MMA)基多孔聚合物电解质膜存在离子电导率低和机械强度小的问题，而提供一种氧化石墨改性P(AN-MMA)多孔聚合物电解质膜及其制备方法。

一种氧化石墨改性P(AN-MMA)多孔聚合物电解质膜由丙烯腈(AN)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、氧化石墨、表面活性剂、引发剂、溶剂和增塑剂制备而成；其中所述的丙烯腈(AN)与甲基丙烯酸甲酯(MMA)的质量比为2∶1；其中所述的氧化石墨质量与丙烯腈(AN)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)总质量的比(1～10)∶100；其中所述的表面活性剂质量与丙烯腈(AN)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)总质量的比(0.1～0.5)∶100；其中所述的引发剂为浓度为0.01mol/L～0.03mol/L的水溶液，所述的水溶液溶质质量与丙烯腈(AN)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)总质量的比(1～5)∶100；其中所述的溶剂质量与丙烯腈(AN)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)总质量的比(5～20)∶1；其中所述的增塑剂质量与丙烯腈(AN)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)总质量的比1∶(5～40)。

一种氧化石墨改性P(AN-MMA)多孔聚合物电解质膜的制备方法，具体是按以下步骤完成的：