[发明专利]凝胶聚合物电解质及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种凝胶聚合物电解质及其制备方法。

背景技术

凝胶聚合物电解质锂离子电池因具有安全、无泄漏、漏电流小等优点而被研究者们所重视。凝胶聚合物电解质是一种新型的功能高分子材料，可同时作为隔膜和电解质材料，可使电池薄形化，从而提高电池造型设计的灵活性。

聚氧化乙烯（PEO）具有固态电解质的易加工，热塑性好等优点，但是PEO电解质体系的电导率非常低，在40-100℃时，电解质电导率只有10^-8-10^-4S/cm，限制了它的应用。

发明内容

基于此，有必要提供一种电导率较高的凝胶聚合物电解质及其制备方法。

一种凝胶聚合物电解质，包括聚氧化乙烯及吸附在所述聚氧化乙烯内的电解液及嘧啶类化合物，其中，所述凝胶聚合物电解质中所述聚氧化乙烯的质量百分含量为10%~25%，所述电解液的质量百分含量为70%~85%，所述嘧啶类化合物的质量百分含量为0.1%~5%，所述电解液包括双氰基胺锂及增塑剂，所述双氰基胺锂与所述增塑剂的质量比为1:7～1:9，所述增塑剂由碳酸丙烯酯和碳酸甲乙酯混合形成。

在其中一个实施例中，所述嘧啶类化合物选自嘧啶及4-甲基嘧啶中的一种。

在其中一个实施例中，所述碳酸丙烯酯和所述碳酸甲乙酯的体积比为1:1.5～1:2。

在其中一个实施例中，所述聚氧化乙烯的质量百分含量为10%~15%。

一种凝胶聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：

将嘧啶类化合物超声分散在电解液中形成混合液，所述电解液包括双氰基胺锂及增塑剂，所述双氰基胺锂与所述增塑剂的质量比为1:7～1:9，所述增塑剂由碳酸丙烯酯和碳酸甲乙酯混合形成，所述嘧啶类化合物与所述电解液的质量比为1:850~1:14；及

将聚氧化乙烯微孔膜浸入所述混合液中吸附所述混合液得到凝胶聚合物电解质，所述聚氧化乙烯微孔膜与所述电解液的质量比为1:8.5~5：14。

在其中一个实施例中，所述嘧啶类化合物选自嘧啶及4-甲基嘧啶中的一种。

在其中一个实施例中，所述超声分散的时间为5分钟~30分钟。

在其中一个实施例中，所述碳酸丙烯酯和所述碳酸甲乙酯的体积比为1:1.5～1:2。

在其中一个实施例中，所述聚氧化乙烯微孔膜与所述电解液的质量比为1:8.5~3：14。

上述凝胶聚合物电解质中，通过加入嘧啶类化合物，嘧啶类化合物能与N(CN)₂^－形成配合物，从而使双氰基胺锂的离解度增加，锂离子的迁移数增加，从而大幅度提高凝胶聚合物电解质的电导率。

附图说明

图1为一实施方式的凝胶聚合物电解质的制备方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对凝胶聚合物电解质及其制备方法进一步阐明。

一实施方式的凝胶聚合物电解质，包括聚氧化乙烯（PEO）、吸附在聚氧化乙烯内的电解液及嘧啶类化合物。

凝胶聚合物电解质中聚氧化乙烯的质量百分含量为10%~25%，优选为10%~15％。优选的，聚氧化乙烯为聚氧化乙烯微孔膜。

凝胶聚合物电解质中电解液的质量百分含量为70%~85%。电解液包括双氰基胺锂(LiN(CN)₂)及增塑剂。双氰基胺锂与增塑剂的质量比为1:7～1:9。增塑剂由碳酸丙烯酯（PC）和碳酸甲乙酯（EMC）混合形成。优选的，碳酸丙烯酯和碳酸甲乙酯的体积比为1∶1.5～1:2。

凝胶聚合物电解质中嘧啶类化合物的质量百分含量为0.1%~5%，优选为2%~5%。优选的，嘧啶类化合物选自嘧啶及4-甲基嘧啶中的一种。

上述凝胶聚合物电解质中，PEO为基质，通过加入嘧啶类化合物，嘧啶类化合物能与N(CN)₂^－形成配合物，从而使双氰基胺锂的离解度增加，锂离子的迁移数增加，从而大幅度提高凝胶聚合物电解质的电导率。

请参阅图1，上述凝胶聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：

步骤S110、将嘧啶类化合物超声分散在电解液中形成混合液，电解液包括双氰基胺锂及增塑剂，双氰基胺锂与增塑剂的质量比为1:7～1:9，增塑剂由碳酸丙烯酯和碳酸甲乙酯混合形成，嘧啶类化合物与电解液的质量比为1:850~1:14。

优选的，嘧啶类化合物选自嘧啶及4-甲基嘧啶中的一种。