[發(fā)明專利]一種交聯(lián)聚甲基乙撐碳酸酯聚合物電解質膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710031636.2
• 申請日: 2007-11-23
• 公開（公告）號: CN101200554A
• 公開（公告）日: 2008-06-18
• 發(fā)明（設計）人: 孟躍中;禹筱元;王拴緊;肖敏;宋鵬飛;招啟強;劉國慶
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L69/00;C08K5/56
• 代理公司: 廣州粵高專利代理有限公司
• 代理人: 陳衛(wèi)

技術領域

本發(fā)明涉及一種聚合物電解質，具體地說，涉及一種交聯(lián)聚甲基乙撐碳酸酯聚合物電解質膜及其制備技術。

背景技術

聚合物鋰離子電池除了具有液態(tài)有機電解質鋰離子電池的特點外，還具有能量密度高、無電解液泄漏問題、安全性好、設計靈活、易于大規(guī)模化生產等優(yōu)點。特別是聚合物鋰離子電池的安全可靠性能更高，在遇到非正常使用、過充過放、撞擊、碾壓、穿刺等情況下，聚合物鋰離子電池不會發(fā)生爆炸，因此，它更適合在軍事、空間技術、動力電池等方面的應用。

所以，自從聚合物鋰離子電池一出現(xiàn)就倍受關注，國內外的鋰電池科研機構和生產廠家都把它作為研發(fā)的重點。伴隨著聚合物性能的改善，制膜工藝的成熟以及密封技術的提高，聚合物鋰離子電池的的研究發(fā)展很快。目前采用偏氟乙烯一六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)、聚丙烯睛(PAN)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等為骨架基質材料的凝膠聚合物電解質膜的室溫電導率雖然已達10^-2-10^-3S/cm。但從國內外的研究現(xiàn)狀來看，現(xiàn)有聚合物鋰離子電池的性能仍不夠理想，還不能完全滿足實用化生產的要求。

聚甲基乙撐碳酸酯(PPC)是一種全降解的高分子材料，價格便宜，應用前景廣闊。低分子量的聚甲基乙撐碳酸酯作為膠粘劑：[US?5744?907，1998，US?6?017?404，2000]、阻隔材料[WO?9?606?877，1996，WO?9?925?751，199]、光刻劑[WO?9?900?444，1999]的的研究專利已見報道。雖曾有專利報道，含醚鍵的聚甲基乙撐碳酸酯(PPC)與LiClO₄的固體電解質具有良好的成膜性和柔性，在室溫下具有導電性[JP?08217?868，JP?08?217?868]。但是二元聚合物聚甲基乙撐碳酸酯的熱性能和機械性能相對較差，離子電導率較低，在液體電解液中有一定的溶解性，使其應用受到了限制。

本實驗室在二氧化碳與環(huán)氧丙烷二元共聚合制備聚甲基乙撐碳酸酯的具有成熟的工藝和催化體系，先后獲得了兩項中國專利授權ZL?01130099.X和ZL?03114303.2，這兩個催化體系都是基于羧酸鋅的二氧化碳與環(huán)氧丙烷二元共聚合的高效催化體系。所以我們通過二氧化碳、環(huán)氧丙烷和不飽和環(huán)狀酸酐三元共聚合，引入雙鍵，再交聯(lián)等方法對PPC進行改性，希望通過對PPC基聚合物電解質的研發(fā)，有利于解決當前PPC基聚合物電解質用于鋰離子電池存在的問題，從而有助于推動聚合物鋰離子電池工業(yè)化進程。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術中聚甲基乙撐碳酸酯存在機械性能和熱性能相對較差、離子電導率較低以及溶解性差的問題，提供一種機械性能、熱性能和離子電導率大大改善的交聯(lián)聚甲基乙撐碳酸酯聚合物電解質膜。

本發(fā)明的另一個目的是提供上述交聯(lián)聚甲基乙撐碳酸酯聚合物電解質膜的制備方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

本發(fā)明的交聯(lián)聚甲基乙撐碳酸酯聚合物電解質膜由聚甲基乙撐碳酸酯聚合物干膜和電解質溶液組成。

上述電解質溶液由導電鋰鹽和非質子性溶劑組成，導電鋰鹽的濃度為0.9～1.5mol·dm^-3。所述導電鋰鹽為六氟磷酸鋰LiPF₆、高氯酸鋰LiClO₄、四氟硼酸鋰LiBF₄、三氟甲基磺酸鋰LiCF₃SO₃、二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰LiN(CF₃SO₂)₂、二(多氟烷氧基磺酰)亞胺鋰LiN(R_fOSO₂)₂、環(huán)狀全氟烷基雙(磺酰)亞胺鋰LiN(R_fSO₂)₂、三(三氟甲基磺酰)甲基鋰LiC(CF₃SO₂)₃或有機螯合硼酸鋰鹽。有機螯合硼酸鋰鹽優(yōu)選Li[B(O₂C₁₀H₆)]、Li[B(C₆H_4-xF_xO₂)]等。所述非質子性溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中兩種或兩種以上混合溶劑。

上述交聯(lián)聚甲基乙撐碳酸酯聚合物電解質膜的制備方法，包括如下步驟：