[发明专利]一种掺杂纳米粒子的凝胶聚合物电解质及其制备方法和应用

摘要

本发明属于锂离子电池领域，具体公开了一种掺杂纳米粒子的凝胶聚合物电解质及其制备方法和应用。所述制备方法首先采用乳液聚合法按一定比例合成了聚(甲基丙烯酸甲酯‑丙烯酸丁酯‑丙烯腈‑苯乙烯)，然后在超声波的条件下，将一定量的纳米粒子均匀分散在聚合物溶液中搅拌形成粘稠的凝胶，涂布在支撑体的两面；浸入去离子水引发相转移，最后干燥得到掺杂纳米粒子的锂离子电池凝胶聚合物膜；将隔膜浸泡在电解液中，即得到凝胶聚合物电解质。本发明制作工艺简单，时间短，生产效率高，且热稳定性好、机械强度高、循环性能优；得到的聚合物膜有极佳的吸液性和液体保持能力，较宽的温度使用范围。

主权项

一种掺杂纳米粒子的凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备聚合物：在惰性气氛下，将1～3质量份的乳化剂加入到60～70质量份的去离子水中溶解后，再加入27～36.6质量份的单体甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯腈和苯乙烯，搅拌均匀，同时将反应温度升至55～65℃，控制在20～40分钟内加入0.1～0.4质量份的引发剂，在搅拌下进行反应5～7小时后得到白色乳液；将白色乳液倒入2～5质量份的Al₂(SO₄)₃水溶液中搅拌破乳，得到白色沉淀，然后用去离子水和无水乙醇反复清洗，得到白色聚合物，将得到的白色聚合物在真空干燥；(2)制备凝胶聚合物隔膜：将纳米粒子超声分散于89～95质量份的有机溶剂中；待纳米粒子分散均匀后，加入4～10质量份步骤(1)制得的白色聚合物，其中纳米粒子的质量为白色聚合物质量的10％～200％，在60～80℃下搅拌1～3h后得到粘稠液；将得到的粘稠溶液均匀涂布在支撑体的两面，然后浸泡到去离子水中引发相转移；将得到的薄膜在常温下晾干，真空干燥，制备得到掺杂纳米粒子的锂离子电池凝胶聚合物膜；(3)制备凝胶聚合物电解质隔膜：在手套箱中，将步骤(2)制得的掺杂纳米粒子的锂离子电池凝胶聚合物膜浸泡在电解液中，30～60分钟后，得到所述掺杂纳米粒子的凝胶聚合物电解质。