[发明专利]一种弹性凝胶电解质膜及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种弹性凝胶电解质膜及其制备方法和应用。本发明的制备方法包括以下步骤：将聚偏氟乙烯‑六氟丙烯共聚物、磷酸三乙酯、氟代碳酸乙烯酯、丙烯酸丁酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、双三氟甲烷磺酰亚胺锂和光引发剂混合，得到均质浆料；将所述均质浆料在紫外光照下进行成膜，得到弹性凝胶电解质膜。本发明制备的电解质膜在弯折、扭曲、拉伸等不同形变条件下仍能保持良好的锂离子传导特性和电化学稳定性；同时该电解质膜具有一定的阻燃性。将本发明的电解质膜应用在锂离子电池中可以使得弹性电池器件的应用成为可能，同时提高电池的安全性。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种弹性凝胶电解质膜及其制备方法和应用。

背景技术

随着全球经济的不断发展，人民生活水平的不断提高，能源和环境问题也日益突出。作为能量储存的载体，二次锂离子电池由于其能量密度高、循环寿命长、自放电效应小、对环境友好等优势已经广泛应用在移动电话、数码便携产品、电动汽车等诸多领域。作为锂离子电池的重要组成部分，电解质在电池中起着传导锂离子的重要作用。然而，目前商用锂离子电池的电解液普遍应用极易燃烧的碳酸酯类有机溶剂，其泄露和燃烧的风险导致了锂离子电池存在巨大的安全隐患，手机和电动车燃烧起火的事故也频繁发生。同时，目前锂离子电池主要使用聚烯烃隔膜来阻挡正负极接触，其不仅存在可燃的特性，而且不能够被拉伸，不能满足锂离子电池向柔性器件、可穿戴设备方向发展的需求。因此，研究一种既能够阻燃又具有柔性和弹性的电解质膜，使其在保证电池安全性的同时满足电池在特殊形变条件下持续稳定的工作，将具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种弹性凝胶电解质膜及其制备方法和应用，本发明制备的电解质膜在弯折、扭曲、拉伸等不同形变条件下仍能保持良好的锂离子传导特性和电化学稳定性；同时该电解质膜具有一定的阻燃性。将本发明的电解质膜应用在锂离子电池中可以使得弹性电池器件的应用成为可能，同时提高电池的安全性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种弹性凝胶电解质膜的制备方法，包括以下步骤：

将聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、磷酸三乙酯、氟代碳酸乙烯酯、丙烯酸丁酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、双三氟甲烷磺酰亚胺锂和光引发剂混合，得到均质浆料；

将所述均质浆料在紫外光照下进行成膜，得到弹性凝胶电解质膜。

优选的，所述磷酸三乙酯与氟代碳酸乙烯酯的质量比为3:1，两者的总量与聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的质量比为(3～5):1。

优选的，所述丙烯酸丁酯与聚乙二醇二丙烯酸酯的质量比为(30～100):1，两者的总量与双三氟甲烷磺酰亚胺锂的质量比为(2～5):1；所述聚乙二醇二丙烯酸酯的相对分子质量为400～1000。

优选的，所述丙烯酸丁酯与聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的质量比为(4～6):1。

优选的，所述光引发剂包括2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，所述光引发剂的用量为丙烯酸丁酯与聚乙二醇二丙烯酸酯总质量的1～3％。

优选的，所述紫外光照的时间为10～20min，所述紫外光照的功率为1～2W·cm^-2。

优选的，所述成膜的方式包括采用注膜法或刮膜法将所述均质浆料涂覆于基底上，固化后得到弹性凝胶电解质膜。

优选的，所述涂覆的厚度为30～250μm。

本发明提供了上述方案所述制备方法制备得到的弹性凝胶电解质膜。

本发明提供了上述方案所述弹性凝胶电解质膜作为电解质和隔膜在锂离子电池中的应用。