[发明专利]一种磺化聚醚醚酮锂聚合物电解质隔膜的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种磺化聚醚醚酮锂聚合物电解质隔膜的制备方法及应用，首先将聚醚醚酮(PEEK)采用浓硫酸进行磺化处理得到磺化聚醚醚酮(SPEEK)，并通过控制磺化温度和时间制备不同磺化度的磺化聚醚醚酮；与等摩尔量的锂化物在水中进行锂化、过滤、洗涤，干燥得到Li‑SPEEK；将Li‑SPEEK制备成多孔膜应用于锂离子电池中；本发明原料成本低，易得，制备方法简单，产率高，可行性高，可大规模生产，产品电化学窗口宽，热收缩稳定性高；可应用于电池隔膜、锂离子电池、锂硫电池或液流电池的电池器件中。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种磺化聚醚醚酮锂聚合物电解质隔膜的制备方法及应用。

背景技术

凝胶聚合物电解质广泛的应用于锂离子聚合物电池中，其具有宽的电化学窗口，在室温下具有高离子电导率且电极材料具有足够的稳定性，可以通过将聚合物基质和锂盐溶解在有机溶剂中来制备；但制备凝胶聚合物电解质采用常规液体电解质活化聚合物载体而造成机械性能差。聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚丙烯腈(PAN)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)、聚乙烯醇(PVA)等由于具有良好的电化学稳定性，可作为高分子电解质主体聚合物；但这些聚合物电解质隔膜在电池中仅作为隔膜阻隔正负极，不能传导锂离子。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种机械性能好，可作为电池隔膜阻隔正负极，也可传导锂离子的磺化聚醚醚酮锂聚合物电解质隔膜。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用的技术方案是，一种磺化聚醚醚酮锂聚合物电解质隔膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)按比例称取聚醚醚酮(PEEK)加入到两口烧瓶中，并加入浓硫酸，在一定温度下机械搅拌，搅拌完成后得到的磺化聚醚醚酮粗品倒入冰水混合物中洗涤，直至洗涤液pH值为中性，干燥后得到磺化聚醚醚酮(SPEEK)；

(2)称取适量的上述磺化聚醚醚酮溶于等摩尔量的含锂化合物中，搅拌进行锂交换，锂交换完成后过滤，取滤渣洗涤干燥得磺化聚醚醚酮锂(Li-SPEEK)；

(3)取上述得到的磺化聚醚醚酮锂于溶剂中，配制纺丝液；

(4)取适量的上述纺丝液于仪器中，设置参数纺丝得到磺化聚醚醚酮的锂聚合物电解质隔膜。

优选地，步骤(1)中，搅拌温度为30℃～80℃，时间为2～12h，得到的磺化聚醚醚酮的磺化度在40～95％之间。

优选地，步骤(2)中，所述含锂化合物为氢氧化锂或氢化锂。

优选地，步骤(4)中，所述磺化聚醚醚酮的锂聚合物电解质隔膜为多孔膜或致密膜。

本发明实施例还提供一种磺化聚醚醚酮的锂聚合物电解质隔膜的应用，所述磺化聚醚醚酮的锂聚合物电解质隔膜应用于电池隔膜、锂离子电池、锂硫电池或液流电池等电池器件。

本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的一种磺化聚醚醚酮锂聚合物电解质隔膜的制备方法简单，反应条件温和，通过将价格低廉的PEEK经过一步磺化后得到SPEEK，再进行离子交换得到Li-SPEEK；采用的原料成本低；所制备的Li-SPEEK材料具有热稳定性、电化学稳定性高，与水不发生反应等优点；可以根据不同电池的需要制备出多孔膜或者致密膜，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例化聚醚醚酮锂聚合物电解质隔膜的制备方法流程图；

图2是本发明实施例制备的磺化聚醚醚酮的锂聚合物电解质隔膜SEM图；

图3是本发明实施例制备的磺化聚醚醚酮的锂聚合物电解质隔膜电化学稳定性示意图；

图4是本发明实施例制备的磺化聚醚醚酮的锂聚合物电解质隔膜与PP膜热收缩对比示意图；