[发明专利]共混凝胶聚合物电解质及其制备方法、应用

说明书

本发明提供一种共混凝胶聚合物电解质及其制备方法、应用，该制备方法包括以下步骤：(1)将聚氧化乙烯和聚磺酸甜菜碱加入去离子水中，充分溶解后得凝胶聚合物溶液；(2)以所述凝胶聚合物溶液为纺丝液进行静电纺丝，真空干燥，得凝胶聚合物隔膜；(3)将所述凝胶聚合物隔膜置于电解液中浸泡，得共混凝胶聚合物电解质。本发明的制备方法在实施过程中，凝胶聚合物隔膜很容易被电解液浸润、吸液率高，浸入电解液所得共混凝胶聚合物电解质电导率高，与锂金属的界面相容性好。另外，该共混凝胶聚合物电解质还具有很好的循环性能和倍率性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种共混凝胶聚合物电解质及其制备方法、应用。

背景技术

日益消耗的不可再生能源带来的能源紧缺及环境污染问题逐渐引起人们的高度重视，发展绿色高效的新能源迫在眉睫。作为一种实现化学能与电能互相转换的装置，二次电池先后经历了铅蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等发展阶段。锂离子电池由于能量密度高、循环寿命长、自放电小、无记忆效应和对环境友好等优点，被广泛应用于动力和储能装置中，并得到迅速发展。然而，目前大多数商业化锂离子电池采用液态有机电解质，由于其闪点低、蒸气压低、流动性强，故易发生渗漏，存在燃烧甚至爆炸等安全隐患。

为了能更好的解决该类问题，电化学性能稳定的凝胶聚合物电解质代替了传统的液态有机电解质，即解决了长期存在的安全问题，又同时具备液态电解质的优点。目前广泛研究的凝胶聚合物电解质主要是以聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈等聚合物为基体的凝胶聚合物电解质，该类聚合物电池的化学稳定性高、循环性能好、安全不易燃，但依然存在室温下的离子电导率低，与锂金属的界面相容性低等相关问题。

因此，亟待提供一种离子电导率高、与锂金属的界面相容性好的凝胶聚合物电解质。

发明内容

基于此，本发明的主要目的是提供一种共混凝胶聚合物电解质的制备方法。通过该制备方法获得的共混凝胶聚合物电解质，电导率高，与锂金属的界面相容性好。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的目的是提供一种共混凝胶聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚氧化乙烯和聚磺酸甜菜碱加入水中，充分溶解后得凝胶聚合物溶液；

(2)将所述凝胶聚合物溶液制成膜，干燥，得凝胶聚合物隔膜；

(3)将所述凝胶聚合物隔膜置于电解液中浸泡，得共混凝胶聚合物电解质。

在其中一个实施例中，步骤(1)中，以所述聚氧化乙烯和聚磺酸甜菜碱的质量份数之和为100份计，所述聚氧化乙烯为50份-87.5份，所述聚磺酸甜菜碱为12.5份-50份。

在其中一个实施例中，以所述聚氧化乙烯和聚磺酸甜菜碱的质量份数之和为100份计，所述聚氧化乙烯为70份-80份，所述聚磺酸甜菜碱为20份-30份。

在其中一个实施例中，以所述聚氧化乙烯和聚磺酸甜菜碱的质量份数之和为100份计，所述聚氧化乙烯为75份，所述聚磺酸甜菜碱为25份。该比例在静电纺丝过程中纺出的纤维大小区域均匀，排布紧密，纤维之间的交联程度最好。

在其中一个实施例中，步骤(1)中，所述聚氧化乙烯和聚磺酸甜菜碱的质量占所述凝胶聚合物溶液质量的1％-8％。

在其中一个实施例中，所述聚氧化乙烯和聚磺酸甜菜碱的质量占所述凝胶聚合物溶液质量的4％。

在其中一个实施例中，步骤(1)中，所述充分溶解采用的方法包括如下步骤：加热去离子水至50℃-70℃并于300r/min-400r/min下搅拌1h-2h。

在其中一个实施例中，实现所述充分溶剂采用加热去离子水至60℃并于350r/min下搅拌1.5h。