[发明专利]一种原位聚合制备塑晶聚合物电解质材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电解质材料技术领域，特别是涉及一种原位聚合制备塑晶聚合物电解质材料及其制备方法。

背景技术

目前，自从普兰特于1859年提出铅酸电池的概念以来，以高比能量、长寿命和安全等性能为目标的二次电池依次经历了铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等几个主要阶段。理论与实践表明，锂离子电池具有其它三种电池不可比拟的优势(能量密度大，输出电压高(约3.9V),输出功率大，无记忆效应，工作温度范围宽，使用寿命长)，广泛应用于高科技军事领域中，如火星着陆器，鱼雷，导弹以及其他军事通讯领域。在国民经济领域，锂离子电池也得到广泛的重视，如应用于移动电话，电动汽车，笔记本等电源设备上。由于这些应用于人们生活息息相关，因此锂离子电池的安全性得到人们越来越多的关注，由于锂离子电池普遍采用低燃点的液态有机电解液作为电解质，在电池短路，过冲，冲撞等情况下极易着火甚至爆炸，从而制约了锂离子电池在某些特定领域如电动交通领域的应用，因此，解决锂离子安全性问题是目前锂离子电池的重要研究热点。聚合物锂离子电池的研究起源于1973年，由于它可以解决液体电解质易发生电解液泄露以及漏电电流大的问题，且易于小型化，可塑性强等，因此聚合物电解质的发展得到明显的推动。然而对于目前已商品化的凝胶聚合物电解质来说，其内部仍存在液态有机电解液，未从根本上消除其带来的安全隐患。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种原位聚合制备塑晶聚合物电解质材料及其制备方法。

塑晶材料是作为一种电解质材料，由于它既有良好的热稳定性，又具有较高的离子电导率，可以从根本上解决液态电解液的安全性问题，因此是一种非常有潜力电解质材料。

本发明目的之一是提供一种具有塑晶聚合物电解质室温下电导率高，热稳定性及界面稳定性好，机械性能强，电化学性能优异等特点的原位聚合制备塑晶聚合物电解质材料。

本发明原位聚合制备塑晶聚合物电解质材料所采取的技术方案是：

一种原位聚合制备塑晶聚合物电解质材料，其特点是：原位聚合制备塑晶聚合物电解质材料由单体、引发剂、交联剂、锂盐、塑晶组成，单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、PEGMA、叔丁基丙烯酰胺中的一种或两种混合物，单体、引发剂、交联剂、锂盐、塑晶的混合溶液，加热原位聚合后，得到塑晶聚合物电解质膜。

本发明原位聚合制备塑晶聚合物电解质材料还可以采用如下技术方案：

所述的原位聚合制备塑晶聚合物电解质材料，其特点是：引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酰或偶氮二异丁酸二甲酯。

所述的原位聚合制备塑晶聚合物电解质材料，其特点是：交联剂为甲叉双丙烯酰胺、三羟甲基丙烷丙氧酯三丙烯酸酯(TPPTA)或乙烯基POSS。

所述的原位聚合制备塑晶聚合物电解质材料，其特点是：锂盐为六氟磷酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、双乙二酸硼酸锂中的一种或几种混合物。

所述的原位聚合制备塑晶聚合物电解质材料，其特点是：塑晶为丁二腈。

所述的原位聚合制备塑晶聚合物电解质材料，其特点是：锂盐用量为单体重量的0.5-5倍，引发剂用量为单体重量的0.0001-0.05倍，交联剂用量为单体重量的0.005-2倍。

本发明目的之二是提供一种一步法合成，具有制备工艺简单，适用于工业生产，产品电导率高，热稳定性及界面稳定性好，电化学性能优异等特点的原位聚合制备塑晶聚合物电解质材料的制备方法。

本发明原位聚合制备塑晶聚合物电解质材料的制备方法所采取的技术方案是：

一种原位聚合制备塑晶聚合物电解质材料的制备方法，其特点是：原位聚合制备塑晶聚合物电解质材料的制备工艺步骤是将单体、引发剂、交联剂、锂盐和塑晶混合溶解，混合均匀后，将上述溶液倒入聚四氟乙烯模具中，加热原位聚合后，得到塑晶聚合物电解质膜。

本发明原位聚合制备塑晶聚合物电解质材料的制备方法还可以采取如下技术方案：

所述的原位聚合制备塑晶聚合物电解质材料的制备方法，其特点是：加热原位聚合时，在氮气保护氛围，60－80℃条件下加热完成。

本发明具有的优点和积极效果是：

原位聚合制备塑晶聚合物电解质材料及其制备方法由于采用了本发明全新的技术方案，与现有技术相比，此方法克服了传统液态电解质漏液、安全性差等缺点。本发明采用一步法合成，制备工艺简单，适用于工业生产，而且塑晶聚合物电解质室温下电导率高，热稳定性及界面稳定性好，机械性能强，电化学性能优异。