[发明专利]一种单离子导电凝胶聚合物电解质膜制备方法

说明书

本发明提供了一种单离子导电凝胶聚合物电解质膜制备方法，包括以下步骤：S1：向除水的N,N‑二甲基甲酰胺溶液中加入P(VDF‑co‑MAF)和一定质量的硼酸，N2保护，磁力搅拌4小时后，再加入碳酸锂和草酸，继续搅拌4小时后，形成均匀溶液；向上述溶液中加入P(VDF‑co‑HFP)，继续搅拌，形成均匀溶液；S2：用湿膜制膜器将步骤S2中所得的均匀浆料，均匀刮涂在干净的玻璃板中，立即放入去离子水中浸泡24小时后，烘箱40℃烘干，本发明以P(VDF‑co‑MAF)为基体经过草酸化形成的单离子导电凝胶态聚合物电解质，通过交联硼和草酸，形成硼为中心草酸化的单离子导电聚合物网络，提高锂离子迁移数，降低浓差极化，促进了锂离子在界面均匀沉积，抑制循环过程中锂枝晶的产生，提高了循环稳定性。

技术领域

本发明属于电解质膜技术领域，涉及一种单离子导电凝胶聚合物电解质膜制备方法。

背景技术

随着工业技术的不断发展，不可再生资源日渐紧张，具有二次充放电功能的锂电池赢得人们的广泛关注，锂电池由于具有体积小、能量密度高、无记忆效应，可随时充放电，且对环境友好，无污染。因而广泛应用于手机、电动汽车等领域。

聚合物锂电池的核心技术就是高性能聚合物电解质膜的制备，聚合物电解质主要分为纯固态聚合物电解质和凝胶态聚合物电解质。前者在室温下电导率太低，无法满足实际生产要求，凝胶态聚合物电解质是介于固体和液体之间得，类似于凝胶性质的一类聚合物电解质，具有较高的室温离子电导率，基本可以满足实际生产需求，但其机械强度较低，很难抑制枝晶生长，影响后续的使用性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单离子导电凝胶聚合物电解质膜制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种单离子导电凝胶聚合物电解质膜制备方法，包括以下步骤：

S1：向除水的N,N-二甲基甲酰胺溶液中加入P(VDF-co-MAF)和一定质量的硼酸，N2保护，磁力搅拌4小时后，再加入碳酸锂和草酸，继续搅拌4小时后，形成均匀溶液；向上述溶液中加入P(VDF-co-HFP)，继续搅拌，形成均匀溶液；

S2：用湿膜制膜器将步骤S2中所得的均匀浆料，均匀刮涂在干净的玻璃板中，立即放入去离子水中浸泡24小时后，烘箱40℃烘干，得到聚合物电解质膜；

S3：将所制备的聚合物电解质膜浸泡在电解液中，即可得到凝胶态聚合物电解质膜，对应不同比例分别为M0、M10、M20、M30、M40、M45；

S4：将所制备的聚合物电解质膜浸泡在电解液中，即可得到凝胶态聚合物电解质膜；

其中：电解液配制：1M二氟草酸硼酸锂/EC:DMC，其中EC:DMC体积比为为＝1：1。

在上述的一种单离子导电凝胶聚合物电解质膜制备方法中，所述步骤S3中，M0、M10、M20、M30、M40、M45的数字为P(VDF-co-MAF)在P(VDF-co-MAF)和P(VDF-co-HFP)中所占的质量比。

与现有技术相比，本发明一种单离子导电凝胶聚合物电解质膜制备方法的优点为：以P(VDF-co-MAF)为基体经过草酸化形成的单离子导电凝胶态聚合物电解质，通过交联硼和草酸，形成硼为中心草酸化的单离子导电聚合物网络，能显著提高锂离子迁移数，降低浓差极化，促进了锂离子在界面均匀沉积，抑制循环过程中锂枝晶的产生，提高了循环稳定性。并且通过共混P(VDF-co-HFP)，在不改变离子电导率的情况下，还可以显著提高电解质膜的机械强度。相较于之前的以P(VDF-co-MAF)为基体的单离子导电凝胶态聚合物电解质，该聚合物的电导率提升了一个数量级，并且应变也有显著增加，更能满足实际生产的需要。

附图说明

图1是本发明LiP(VDF-co-MAF)B草酸化的单离子导电凝胶聚合物电解质膜合成图。