[发明专利]一种凝胶电解质3D打印浆料及其成型方法在审

专利信息
申请号: 202110162560.7 申请日: 2021-02-05
公开(公告)号: CN113067029A 公开(公告)日: 2021-07-02
发明(设计)人: 刘梓贤;田晓聪;靳洪允;侯书恩;李嘉铭 申请(专利权)人: 中国地质大学(武汉);中国地质大学(武汉)浙江研究院
主分类号: H01M10/0565 分类号: H01M10/0565;H01M10/0525;B29C64/106;B33Y10/00
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 430000 湖*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 一种 凝胶 电解质 打印 浆料 及其 成型 方法
【说明书】:

发明公开了一种凝胶电解质3D打印浆料,由聚己内酯、锂盐和离子液体组成,聚己内酯、锂盐和离子液体在总重量中的质量百分比依次为53.5~73.6%、19.5~26.5%、6.1~26.2%。本发明还提供一种凝胶电解质3D打印浆料的成型方法,将3D打印浆料装入针筒,排出气体后装上针头,调整针筒高度与气体压力大小,利用3D打印机将3D打印浆料打印在基底上,得3D打印电解质。本发明利用3D打印技术来成型,能制备出结构复杂的半固态凝胶电解质,能更精准的控制3D打印电解质的形貌。

技术领域

本发明涉及电池材料制备技术领域。更具体地说,本发明涉及一种凝胶电解质3D打印浆料及其成型方法。

背景技术

近几十年来,随着科学的进步文明的发展,对于能源的需求与日俱增。传统的化石能源一方面不足以支持人类社会的可持续发展,一方面由此引发的一系列环境问题如酸雨、温室效应等严重危害着人类的身体健康。因此,寻求清洁高效的可再生能源迫在眉睫。常见的可再生能源如太阳能、潮汐能、风能等一般会受到环境、地理位置的限制,导致其能源消纳和接入不平衡造成浪费,对于能源技术特别是储能技术的创新成为科学家们研究的重点问题。目前使用最广的储能手段为电化学储能,即利用电池装置进行电化学反应从而转化能量。锂离子电池由于其较高的能量密度、较长的使用寿命被公认为在能源储备方面有着广阔的发展前景。

目前商用锂离子电池常采用有机电解液,由于其易燃易泄露,使之在大规模使用时存在着极大的安全隐患,此外,电解液的存在使得电池结构变得复杂,难以朝微型结构化电池发展。半固态电池由于热稳定性高、安全性能好,近年来受到广泛关注,被认为是下一代锂离子电池的重点发展方向。

固体电池的核心是固体电解质,而固体电解质的重点问题在于其相对较低的离子导电率,一般可将之分为全固态电解质和半固态电解质。全固态电解质常具有较高的离子导电率,但由于其较差的固-固接触导致电池性能较差,实际商业化应用仍有较大距离。半固态电解质介于全固态与液态电解质之间,聚己内酯基体作为一种环境友好型聚合物,其形成的复合半固态电解质由于较广的电化学窗口、较高的离子导电率具有较大研究价值。但是,半固态电解质成型方法多为浇筑成型,该方法受限于模具无法制成具有复杂结构的电解质,且工艺流程受模具影响大。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题,并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种凝胶电解质3D打印浆料,还提供一种凝胶电解质3D打印浆料的成型方法,利用3D打印技术来成型,能制备出结构复杂的半固态凝胶电解质,能更精准的控制3D打印电解质的形貌。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,提供了一种凝胶电解质3D打印浆料,由聚己内酯、锂盐和离子液体组成,聚己内酯、锂盐和离子液体在总重量中的质量百分比依次为53.5~73.6%、19.5~26.5%、6.1~26.2%。

优选的是,所述锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂,所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐。

优选的是,将聚己内酯搅拌溶于碳酸二甲酯中,再将双三氟甲烷磺酰亚胺锂和1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐加入其中搅拌,得3D打印浆料。

优选的是,碳酸二甲酯的温度为40~70℃,搅拌转速为400~700r/min。

本发明还提供一种凝胶电解质3D打印浆料的成型方法,将3D打印浆料装入针筒,排出气体后装上针头,调整针筒高度与气体压力大小,利用3D打印机将3D打印浆料打印在基底上,得3D打印电解质。

优选的是,针头内径为50~500μm,长度为5~20mm。

优选的是,还包括:将3D打印电解质放入手套箱中干燥,与正负极组装成锂离子电池进行测试。

优选的是,手套箱中干燥时间为2~5天,水分压与氧分压均小于0.1ppm。

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