[发明专利]一种全固态聚合物电解质的制备方法

说明书

本发明提供了一种全固态聚合物电解质的制备方法，包括：在N₂气氛中，将无氨改性剂和甲基咪唑混合，油浴加热，反应后得到季氨盐；将PEG磺酸基团接枝在所述季铵盐上得到PEG磺酸盐，将咪唑盐溶于THF中，然后加入所述PEG磺酸盐，反应后得到反应产物A；将所述反应产物A与SiO₂水溶液混合，反应后得到含甲基咪唑类流体；将甲基丙烯酸甲酯、LiClO₄‑PC溶液、偶氮二异丁腈和所述含甲基咪唑类流体混合，搅拌，反应后得到预聚物，然后在铝箔表面涂膜，加热，得到全固态聚合物电解质。本发明制备的PMMA基全固态电解质具有电导率高、锂离子迁移数大和电化学窗口宽的特点。其次，本发明的制备工艺简单，适用于工业化生产。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种全固态聚合物电解质的制备方法。

背景技术

自索尼公司在1990年实现锂离子电池的商业化生产以来，锂电池在全球得到了广泛的应用。随着通讯业的迅猛发展，智能手机、笔记本电脑和数码相机的应用，极大地推动了锂离子电池的发展。与传统的铅酸、镍镉等电池相比，锂离子电池具有氧化还原电位低(标准状态下为-3.05V)、密度低(仅为0.534g/cm³)、质量比能量密度高(高达200W.h/kg)等优势。特别是近年来，3C产品趋向于器件最小化的方向，与之相匹配的电池也向最小化的方向发展，锂离子电池以体积小，能量密度高的优点，成为了目前便携式电池的首选。其次，环境问题日益突出，由于传统电池如铅酸电池含有重金属铅，给环境带来了污染问题，使用受到了各种限制，这也促进了锂电池的发展。

锂电池以其特有的便携性在电子产品中得到了广泛的应用，锂电池技术也日臻成熟，但现在依然存在着一些问题。锂离子电池的液态电解质中含有低沸点的有机溶剂，在运输过程中出现碰撞或是在电池受热、过充的极端情况下容易诱导燃烧或是爆炸，存在安全隐患，这也极大限制了新能源电动车的发展。因此，为解决锂电池的安全的问题，聚合物电解质研究成为了锂离子电池的热点课题。

最早也最为成熟应用到锂离子电池的聚合物电解质是PEO(聚氧化乙烯)/锂盐型体系，自Fenton等发现PEO基/碱性锂盐体系具有离子导电的特性，聚合物电解质引起了研究者的极大兴趣。1979年，Armand^[5]报道了PEO-LiX基聚合物电解质在40℃-60℃时离子电导率高达10^-5S/cm。在长期的实验工作中，聚合物电解质已经逐步在实验基础上建立起了理论基础，并在实践中指导工作。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种全固态聚合物电解质的制备方法，工艺简单，制备的全固态聚合物电解质具有高电导率、锂离子迁移数高、电化学窗口宽的特点。

本发明提供一种全固态聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：在N₂气氛中，将无氨改性剂和甲基咪唑混合，油浴加热，反应后得到季氨盐；将PEG磺酸基团接枝在所述季铵盐上得到PEG磺酸盐，将咪唑盐溶于THF中，然后加入所述PEG磺酸盐，反应后得到反应产物A；将所述反应产物A与SiO₂水溶液混合，反应后得到含甲基咪唑类流体；将甲基丙烯酸甲酯、LiClO₄-PC溶液、偶氮二异丁腈和所述含甲基咪唑类流体混合，搅拌，反应后得到预聚物；将所述预聚物在铝箔表面涂膜，加热，得到全固态聚合物电解质。

优选的，得到季氨盐的步骤中，所述无氨改性剂和甲基咪唑的质量比为1:1-2。

优选的，得到季氨盐的步骤中，油浴加热的温度为70-90℃，油浴加热的时间为70-80h。

优选的，得到反应产物A的步骤中，所述咪唑盐与PEG磺酸盐的质量比为1:1-5。

优选的，得到含甲基咪唑类流体的步骤中，反应时间为20-30h。