[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。

PAN体系具有合成简单，电化学稳定性高，不易燃等特点，适合做电解质基质材料。LiBF₄是最常用的锂盐，然而，四氟硼酸根吸湿性强，在电化学循环过程中，四氟硼酸根吸收的水将参与电机反应生成酸，酸会腐蚀作为集流体的铝箔，导致使用含LiBF₄的PAN基凝胶聚合物电解质作电解液的双电层电容器的稳定性降低。

发明内容

基于此，有必要提供一种能避免腐蚀铝箔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，包括聚丙烯腈及吸附在所述聚丙烯腈内的电解液及烷基二亚胺类化合物，其中，所述凝胶聚合物电解质中所述聚丙烯腈的质量百分含量为10%~25%，所述电解液的质量百分含量为70%~85%，所述烷基二亚胺类化合物的质量百分含量为0.1%~5%，所述电解液包括四氟硼酸锂及增塑剂，所述四氟硼酸锂与所述增塑剂的质量比为1:7～1:9，所述增塑剂由碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯混合形成。

在其中一个实施例中，所述烷基二亚胺类化合物选自N,N’-二环己基碳二亚胺及N,N’-二环戊基碳二亚胺中的一种。

在其中一个实施例中，所述碳酸乙烯酯和所述碳酸二甲酯的体积比为1∶1～1:3。

在其中一个实施例中，所述聚丙烯腈的质量百分含量为10%~15%。

一种凝胶聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：

将烷基二亚胺类化合物超声分散在电解液中形成混合液，所述电解液包括四氟硼酸锂及增塑剂，所述四氟硼酸锂与所述增塑剂的质量比为1:7～1:9，所述增塑剂由碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯混合形成，所述烷基二亚胺类化合物与所述电解液的质量比为1:850~1:14；及

将聚丙烯腈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，所述聚丙烯腈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，所述烷基二亚胺类化合物选自N,N’-二环己基碳二亚胺及N,N’-二环戊基碳二亚胺中的一种。

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，所述碳酸乙烯酯和所述碳酸二甲酯的体积比为1:1～1:3。

在其中一个实施例中，所述聚丙烯腈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，烷烃二亚胺类化合物能和水分子的H键结合，从而避免水参与电极反应进而生成酸腐蚀双层电容器的铝箔，能大大提高使用上述凝胶聚合物电解质的双层电容器的稳定性。

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；

图2为使用实施例1制备的凝胶聚合物电解质的双层电容器与使用对比例中制备的凝胶聚合物电解质的双层电容器的比电容与循环次数的关系图

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，包括聚丙烯腈（PAN）、吸附在聚丙烯腈内的电解液及烷基二亚胺类化合物。

凝胶聚合物电解质中聚丙烯腈的质量百分含量为10%~25%，优选为10%~15％。优选的，聚丙烯腈为聚丙烯腈微孔膜。

凝胶聚合物电解质中电解液的质量百分含量为70%~85%。电解液包括四氟硼酸锂（LiBF₄）及增塑剂。四氟硼酸锂与增塑剂的质量比为1:7～1:9。增塑剂由碳酸乙烯酯（EC）和碳酸二甲酯（DMC）混合形成。优选的，碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的体积比为1:1～1:3。

凝胶聚合物电解质中烷基二亚胺类化合物的质量百分含量为0.1%~5%。优选的，烷基二亚胺类化合物选自N,N’-二环己基碳二亚胺及N,N’-二环戊基碳二亚胺中的一种。

上述凝胶聚合物电解质中，烷烃二亚胺类化合物能和水分子的H键结合，从而避免水参与电极反应进而生成酸腐蚀双层电容器的铝箔，能大大提高使用上述凝胶聚合物电解质的双层电容器的稳定性。

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：