[發明專利]自支撐的鋰離子電池凝膠聚合物電解質、其專用聚合物及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 200810029569.5
• 申請日: 2008-07-18
• 公開（公告）號: CN101381429A
• 公開（公告）日: 2009-03-11
• 發明（設計）人: 廖友好;李偉善;饒睦敏;周代營
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: C08F220/14
• 分類號: C08F220/14;C08F220/44;C08F218/08;C08J5/18;C08L33/20;H01M10/40;H01M6/16
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司
• 代理人: 李衛東

1.一種自支撐的鋰離子電池凝膠聚合物電解質的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)在N₂氣氛保護下，將質量百分比為1～3％的乳化劑加入到質量百分比為60～70％的去離子水中溶解，再加入質量百分比為25～35％的單體甲基丙烯酸甲酯，丙烯腈和乙酸乙烯酯，攪拌均勻，在55～65℃下用恒壓漏斗加入質量百分比為0.1～0.4％的引發劑進行反應；反應5～7小時后得到白色乳液，將白色乳液倒入1～1.5倍白色乳液體積、質量濃度為2～5％的Al₂(SO₄)₃溶液中攪拌破乳，然后用溫度為50～70℃去離子水洗2～5次后，再用無水乙醇洗2～5次，得到白色的聚合物；將得到的白色聚合物放在真空干燥箱中50～70℃下干燥24～36小時；所述白色的聚合物具有如下的結構式：

其中w為1萬～1.5萬的整數；

(2)在60～80℃下，將聚合物溶解于N-N二甲基甲酰胺中至聚合物的質量百分比為5～10％；完全溶解后，將得到的粘稠溶液涂布在干凈的玻璃板上，固定膜的厚度；然后連同玻璃板將膜浸泡在去離子水槽中，得到白色的薄膜；將薄膜放在流動水中沖洗0.5～1小時，放進去離子水中浸泡1～2小時，最后將薄膜放在真空干燥箱干燥20～30小時，制備得到自支撐的鋰離子電池凝膠聚合物膜；

(3)在手套箱中將自支撐的鋰離子電池凝膠聚合物膜浸泡在電解液中20～40分鐘后得到自支撐的鋰離子電池凝膠聚合物電解質。

2.根據權利要求1所述的自支撐的鋰離子電池凝膠聚合物電解質的制備方法，其特征在于：步驟(1)所述單體甲基丙烯酸甲酯、單體丙烯腈和單體乙酸乙烯酯的質量比為1～4∶4～8∶1；所述攪拌速度控制在800～1100r/min；所述乳化劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基硫酸鉀或十二烷基硫酸銨；所述引發劑為過硫酸鈉、過硫酸鉀或過硫酸銨，分兩次加完；步驟(1)所述Al₂(SO₄)₃溶液的體積為1～1.5倍白色乳液體積、質量濃度為2～5％。

3.根據權利要求1所述的自支撐的鋰離子電池凝膠聚合物電解質的制備方法，其特征在于：步驟(2)所述膜的厚度為60μm～90μm；所述電解液由LiPF₆、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯組成，其中溶劑碳酸乙烯酯∶碳酸二甲酯∶碳酸甲乙酯的質量比為1∶1∶1，LiPF₆的摩爾濃度取1mol/L。

4.一種根據權利要求1～3任一項所述方法制備的自支撐的鋰離子電池凝膠聚合物電解質。

5.根據權利要求4所述的自支撐的鋰離子電池凝膠聚合物電解質在制備聚合物鋰離子電池中的應用。

6.根據權利要求5所述的自支撐的鋰離子電池凝膠聚合物電解質在制備聚合物鋰離子電池中的應用，其特征在于：將凝膠聚合物電解質依次按正極材料、凝膠聚合物電解質、負極材料在手套箱中裝配成扣式電池。

7.根據權利要求5所述的自支撐的鋰離子電池凝膠聚合物電解質在制備聚合物鋰離子電池中的應用，其特征在于：將凝膠聚合物電解質與正極材料和負極材料采用卷繞工藝組裝成電芯；將正極以鋁極耳點焊引出，負極以鎳極耳點焊引出，然后將電芯在65～75℃真空干燥箱中干燥15～20小時后取出；將烘干的電芯置于鋁塑膜袋中，在手套箱中注入電解液后預封口，然后用真空封口機封口，封口時袋中預留小氣囊，靜置5～8小時后化成，待化成結束后，化成產生的氣體進入氣囊后再次封口，得到軟包聚合物鋰離子電池。

8.根據權利要求6或7所述的自支撐的鋰離子電池凝膠聚合物電解質在制備聚合物鋰離子電池中的應用，其特征在于：所述正極材料包括LiCoO₂、LiMn₂O₄或LiFePO₄；所述負極材料包括人造石墨或焦炭相碳素微球。