[发明专利]掺杂PAALi-g-SiO2的纳米纤维基复合凝胶聚合物电解质的制备方法

摘要

本发明公开一种应用于聚合物锂离子电池的掺杂PAALi-g-SiO2的纳米纤维基复合凝胶聚合物电解质的制备方法，首先制备PAALi-g-SiO2，然后将其与PVDF按照1:2～1:6质量比共混分散于N’N-二甲基甲酰胺/丙酮（3:1）混合溶液，采用静电纺丝法制备复合纳米纤维聚合物薄膜，薄膜干燥后吸附相对于其质量100%wt～300wt%的液体电解质以活化，得到的复合纳米纤维凝胶聚合物电解质厚度范围为80～100μm，离子导电率在25℃最高达3.26×10-3S cm-1，电化学窗口达5.0V。本发明在聚合物锂离子电池等领域应用具有良好前景。

主权项

一种掺杂PAALi‑g‑SiO2的纳米纤维基复合凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1、将气相SiO2与硅烷偶联剂γ‑甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷按质量比10:1～1:1混合分散于乙醇溶液中，先磁力搅拌1～2小时，然后超声分散1～2小时，滴加盐酸使得体系pH值为2‑5，最后在65～85℃的温度范围反应4～8小时，通过溶胶凝胶脱醇反应得到表面有带有γ‑甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷接枝包覆的SiO2分散液；将得到的分散液高速离心、洗涤，反复3次去除副产物，100～120℃真空烘箱中烘烤12～24小时，然后研磨，得到γ‑甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷接枝包覆SiO2颗粒；然后将氢氧化锂与丙烯酸按摩尔比1:1在室温下反应2～6小时得到丙烯酸锂，将得到的丙烯酸锂与γ‑甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷接枝包覆SiO2颗粒按质量比2:1～6:1分散于N,N‑二甲基甲酰胺中，混合物的溶液浓度为10～30wt%，混合分散均匀后，再加入相对于丙烯酸锂质量2～5%wt%的AIBN作为引发剂，70～90℃反应5～6小时；将所得聚合物接枝粒子溶液离心、洗涤，反复3次，除去为反应的副产物，烘干、研磨，即得到PAALi‑g‑SiO2粉末；步骤2、在N,N‑二甲基甲酰胺与丙酮按体积比为3:1组成的混合溶液中，先将聚偏氟乙烯粉末溶解于其内，室温下搅拌12～24小时后，再加入步骤1得到的PAALi‑g‑SiO2粉末，PAALi‑g‑SiO2与聚偏氟乙烯质量比范围为1:2～1:6，得到混合物溶液浓度为0.12g/ml，室温下搅拌2～3小时后再超声分散6～8小时使之混合均匀；将混合物溶液真空脱气泡后，置于静电纺丝装置上，调节推进速度为1ml/h～3ml/h，静电场电压为15～18Kv，接收距离为15～20cm，5～8小时后即可在收集板上得到纳米纤维基复合聚合物薄膜；步骤3、将步骤2制备得到的纳米纤维基复合聚合物薄膜在80～100℃的温度下抽真空加热干燥8～12小时，再在手套箱中浸泡液体电解质0.5～1小时，控制液体电解质的吸附量，使其吸附率为相对于纳米纤维基复合聚合物薄膜质量的100%wt～300wt%，以得到厚度为80～100μm的复合纳米纤维凝胶聚合物电解质。