[发明专利]半互穿网络聚合物凝胶电解质膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及凝胶聚合物电解质领域，具体涉及一种半互穿网络聚合物凝胶电解质膜的制备方法。

背景技术

锂二次电池常用聚烯烃微孔膜为隔膜，然而所用的隔膜对电解液不具有良好的润湿性和保液性，易造成电解液泄漏，且高温下(100℃以上)隔膜易发生形变，这些都会带来很大的安全隐患并影响电池性能。

凝胶聚合物电解质拥有高的室温离子电导率，灵活的电池设计，电解液不易泄露和高的安全性等优点，是一种有希望实际应用于高能量密度锂电池的电解质体系。当前主要的凝胶聚合物电解质基体材料包括：聚环氧乙烷(PEO)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯腈(PAN)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)等。但是其最大的不足在于聚合物基体在吸收大量液态电解液后，聚合物在液态电解液中溶胀或溶解，使得GPE的机械性能严重下降。该缺点容易导致电池在组装和应用过程中容易发生内部短路，导致安全隐患。专利CN103022557A和CN101070398A分别公开了一种聚丙烯酸酯均聚物或共聚物涂覆聚烯烃微孔膜的凝胶电解质。受聚烯烃微孔膜的力学支撑，该凝胶电解质隔膜具有优秀的机械性能，但是聚合物经电解液浸润和溶胀后与聚烯烃微孔膜之间的作用较弱，容易脱落，并且，上述的聚烯烃微孔膜本身的缺陷仍然存在，导致电池性能变差。CN102324560A公开的化学交联GPE虽然拥有良好的热稳定性、尺寸稳定性和优秀的力学性能，但是交联的GPE非常脆，柔韧性差，难以满足实际使用要求。为了增强交联的GPE的力学强度，也常用微孔的聚烯烃隔膜可作为力学支撑基体。虽然聚烯烃微孔膜支撑的交联GPE表现出充足的力学性能，但是聚烯烃隔膜的孔隙率偏低，高温尺寸稳定性差、离子电导率低。因此如何拥有高的离子电导率又同时保持优秀的力学性能是GPE研究的关键问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种半互穿网络聚合物凝胶电解质膜的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种半互穿网络聚合物凝胶电解质膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：

A、向样品瓶中加入线性聚合物，然后滴加溶剂，搅拌溶解，再称取聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、碳酸亚乙烯酯和光引发剂加入样品瓶中，搅拌混合均匀，形成溶液；

B、将所述溶液涂覆于干净的玻璃板上，再盖一层玻璃板形成三明治结构，然后放置于紫外灯下方处进行辐照固化，得紫外光固化的半互穿网络聚合物膜；

C、将所述紫外光固化的半互穿网络聚合物膜浸入液态电解液中，即制得半互穿网络聚合物凝胶电解质膜。

优选地，步骤A中，所述聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、碳酸亚乙烯酯和线性聚合物的质量比为(1～4):4:(1～16)。

优选地，步骤A中,所述聚乙二醇二甲基丙烯酸酯的数均分子量为350、575、750、1000、2000或5000Da。

优选地，步骤A中，所述辐照固化的温度为0～35℃。

优选地，步骤A中，所述聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和碳酸亚乙烯酯的重量百分比为(1:4)～(1:4)；所述线性聚合物占溶液的重量百分比含量为5～20％。

优选地，步骤A中，所述聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和碳酸亚乙烯酯、光引发剂的质量比为20:80:(0.1～0.5)。

优选地，步骤A中，所述的线性聚合物为聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚氨酯、聚砜或聚氯乙烯。

优选地，步骤A中，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基苯丙酮、偶氮二异丁腈或安息香。

优选地，步骤A中，所述溶剂为丙酮和N,N-二甲基甲酰胺。

优选地，步骤B中，所述放置于距离紫外灯下方处10～20cm，所述固化时间为60～150S。

优选地，步骤C中，所述液态电解液由锂盐和增塑剂组成，所述锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂或双(氟磺酰)亚胺锂；所述液态电解液中锂盐的浓度为0.6～1.2mol/L。

优选地，所述增塑剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸丙烯酯、乙二醇二甲醚中的一种或几种的混合物。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)本发方法首次在聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和增塑剂碳酸亚乙烯酯单体中引入线性聚合物聚偏氟乙烯-六氟丙烯，固化后交联共聚物聚乙二醇二甲基丙烯酸酯-聚碳酸亚乙烯酯与线性聚合物聚偏氟乙烯-六氟丙烯形成相容性好的半互穿网络聚合物膜；