[发明专利]一种凝胶电解质的制备方法及其在锂离子电池领域的应用

说明书

本发明属于化学电源技术领域，尤其涉及一种凝胶电解质的制备方法及其在锂离子电池领域的应用。本发明提供了一种凝胶电解质的制备方法，所为：步骤一、离子液体聚合物与溶剂混合液混合后，涂于平板载体表面，置于常温常压环境下，溶剂挥发后真空干燥，得产物A；步骤二、LiTFSI或LiFSI溶于离子液体单体中，混合得产物B；步骤三、所述产物A浸入所述产物B中，浸润得凝胶电解质产品。本发明提供的技术方案中，所制得的产品为高性能高安全凝胶电解质，电导率高，不会发生偏析；应用到电池中，经充放电实验测定可得，电池首次充放电比容量高；同时，本发明所提供的制备方法简便，易于大规模生产。

技术领域

本发明属于化学电源技术领域，尤其涉及一种凝胶电解质的制备方法及其在锂离子电池领域的应用。

背景技术

锂离子电池具有高工作电压、高比能量和比功率、自放电小、无记忆效应、循环稳定性好和绿色环保等优点，被广泛应用于移动电子设备、电动汽车、储能电站等电池市场，并在逐渐占领储能电源市场的主导地位。随着电动汽车的快速发展及储能方面的需求，对锂离子电池的安全性和能量密度也提出了更高的要求。

目前,商业锂离子电池的电解液组分多为有机溶剂，这类电解液存在着温度耐受性差、易燃易爆以及安全性能低的缺点，在应用上具有一定的局限性。

因此，研发出一种凝胶电解质的制备方法及其在锂离子电池领域的应用，用于解决现有技术中，商业锂离子电池电解质存在的温度耐受性差以及安全性能低的技术缺陷，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种凝胶电解质的制备方法及其在锂离子电池领域的应用，以实现大规模生产高性能高安全凝胶电解质的目的。

本发明提供了一种凝胶电解质的制备方法，所述制备方法为：

步骤一、离子液体聚合物与溶剂混合液混合后，涂于平板载体表面，置于常温常压环境下，溶剂挥发后真空干燥，得产物A；

步骤二、LiTFSI或LiFSI溶于离子液体单体中，混合得产物B；

步骤三、所述产物A浸入所述产物B中，浸润得凝胶电解质产品。

优选地，步骤二中，所述离子液体单体为：N-甲基-N-丁基吡咯烷双三氟甲烷磺酰亚胺盐；

所述离子液体单体的制备方法为：1-甲基吡咯烷1～10g，溴丁烷1～20g，溶于乙腈中，油浴加热，反应不超过24h。反应结束后旋除乙腈，得到N-甲基-N-丁基吡咯烷溴盐。将N-甲基-N-丁基吡咯烷溴盐与LiTFSI以1：0.5～2的摩尔比例溶解在20～100mL超纯水中，室温搅拌后分离离子液体相和水相，将离子液体相以10～50mL超纯水洗涤五次，加入乙酸乙酯，再加入活性炭、活性氧化铝纯化，旋除乙酸乙酯，将液体真空干燥除水，得到N-甲基-N-丁基吡咯烷二(三氟甲基磺酰亚胺)盐。

优选地，步骤一中，所述离子液体聚合物为聚吡咯烷双三氟甲烷磺酰亚胺。

优选地，步骤一中，所述溶剂混合液由溶剂和填料组成，所述填料的质量百分含量为0.1％～10％。

优选地，所述填料选自：SBA-15、LiAlO₂以及Al₂O₃中的一种或多种。

优选地，所述溶剂选自：甲醇、丙酮、四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮以及N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种。

优选地，所述产物B中，LiTFSI或LiFSI的浓度为0.1～1.2mol/L。

优选地，步骤一中，所述真空干燥的温度为90℃～130℃。

优选地，步骤三中，浸润的时间为1h～6h。