[发明专利]一种锌离子电池固态聚合物电解质的制备方法

说明书

本发明公开了一种锌离子电池固态聚合物电解质的制备方法，所述方法包括如下步骤：步骤一：将PEGDA加热融化；步骤二：取光引发剂加入PEGDA中；步骤三：将步骤二所得液体置于氙灯下照射；步骤四：将二水乙酸锌和PAN依次加入NMP溶剂中，混合溶液置于水浴锅中加热搅拌，形成淡黄色液体；步骤五：将步骤四所得淡黄色液体缓慢倒入步骤三所得PEGDA液体中，持续水浴加热搅拌；步骤六：将步骤五所得混合液体转移至培养皿中，于鼓风干燥箱中烘干成形，获得固态聚合物电解质膜。本发明制备的锌离子固态聚合物电解质可以提高界面接触能力，较高的离子电导率可以减小极化，提高电池的循环稳定性。

技术领域

本发明属于新能源材料与电化学领域，涉及一种固态聚合物电解质的制备方法，具体涉及一种聚丙烯腈-聚乙二醇二丙烯酸酯基固态聚合物电解质的制备方法。

背景技术

目前已经商业化的可充电二次电池当中，锂离子电池LIBs由于其相对较高的能量密度，长循环稳定性，被认为是混合动力/电动汽车和便携式电子设备中最具潜力的能量存储和转换技术。但是，在锂离子电池中，由于在充放电过程中不规则的金属锂沉积会形成锂枝晶，随着锂枝晶的生长，可能会刺穿隔膜造成短路，局部的高电流密度产热加之有机电解液体系易燃的环境，极易引发起火、爆炸等安全性问题。除以上安全性问题外，锂离子电池技术的应用也面临着锂金属资源匮乏引发的高成本问题。因此迫切需要其他可替代的高安全性、低成本的可充电二次电池技术。而在众多候选电池中，水系锌离子电池无疑是极具吸引力的选择，近年来有关水系锌离子电池的研究火热，随着水系锌离子电池研究的深入，发现仍然存在一些棘手的问题，诸如金属锌负极依然存在枝晶生长问题，锌离子电池MnO₂正极的溶解等问题。

与液体电解质相比，固态聚合物电解质一般具有较高的机械强度，因此可以作为物理屏障，在保持Zn²⁺电导率的同时抑制枝晶的生长，并且从根本上解决了水系电池正极溶解问题；而与全固态电解质相比，聚合物固态电解质又具有易加工、与电极接触紧密等优点。但是由于二价锌离子的强相互作用，锌离子固态聚合物电解质的电导率低。因此，急需发明一种高室温电导率，能够改善正负极界面接触，可应用于锌离子电池的固态聚合物电解质。

发明内容

本发明的目的是提供一种锌离子电池固态聚合物电解质的制备方法，以解决现有锌离子固态聚合物电解质室温电导率低，金属锌负极沉积不均匀以及正极活性物质溶解等问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种锌离子电池固态聚合物电解质的制备方法，所述固态聚合物电解质是由紫外引发聚合的PEGDA与PAN共混，Zn(OAc)₂·2H₂O作为锌源提供锌离子，包括如下步骤：

步骤一：将聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）加热融化；

步骤二：取光引发剂加入PEGDA中，其中：光引发剂为安息香双甲醚（DMPA），加入量为聚乙二醇二丙烯酸酯质量的1~3%；

步骤三：将步骤二所得液体置于氙灯下照射，此时PEGDA在光引发剂以及紫外光的照射下部分聚合，其中：氙灯恒温照射时间为5~10min；

步骤四：将二水乙酸锌（Zn(OAc)₂·2H₂O）和聚丙烯腈（PAN）依次加入10ml N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶剂中，混合溶液置于水浴锅中加热搅拌，形成淡黄色液体，其中：Zn²⁺: CN=0.9~1.1: 1（摩尔比），水浴加热温度为80~100℃，时间为40~50 min；

步骤五：将步骤四所得淡黄色液体缓慢倒入步骤三所得PEGDA液体中，持续水浴加热搅拌，其中：PEGDA与PAN质量比为1.3~1.6：1，水浴加热温度为80~100℃，时间为5~10min；