[發(fā)明專利]一種凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法和一種聚合物電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910190738.8
• 申請日: 2009-09-25
• 公開（公告）號: CN102035044A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發(fā)明（設計）人: 魯遙;周良
• 申請（專利權(quán)）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H01M10/40
• 分類號: H01M10/40;H01M10/38;H01M2/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明屬于聚合物電池領域，尤其涉及一種凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法和一種聚合物電池。

背景技術

在鋰離子電池中，使用固體電解質(zhì)相對于液體電解質(zhì)具有不易漏液、安全、易安裝等優(yōu)點，但固體電解質(zhì)較低的離子遷移率和較差的熱穩(wěn)定性限制了其實際生產(chǎn)中的應用。因此，人們開發(fā)出兼具液體和固態(tài)電解質(zhì)優(yōu)點的凝膠聚合物電解質(zhì)。現(xiàn)有的凝膠聚合物電解質(zhì)仍存在離子導率低，機械強度差的缺陷，使得采用凝膠聚合物電解質(zhì)的電池仍存在電池循環(huán)性能和安全性能較差。

層狀雙金屬氫氧化物(layered?double?hydroxides，簡稱LDH)，又稱水滑石，是一種典型的陰離子型層狀化合物，上下層板為金屬陽離子氫氧化物，層間為可交換的陰離子。LDH與聚合物形成的納米復合材料有插層型和剝離型兩種形式，其中剝離后的LDH可以作為無機填料填充到有機材料中。

CN1817913A中公開了一種水滑石改性聚偏氟乙烯聚合物電解質(zhì)的制備方法，它采用共沉淀法制備全氟辛酸根插層水滑石，然后通過聚偏氟乙烯原位分散聚合，得到水滑石改性聚偏氟乙烯復合樹脂，最后將復合樹脂在含鋰鹽的二甲基甲酰胺中溶解分散，冷卻得到聚偏氟乙烯基凝膠電解質(zhì)。該凝膠聚合物電解質(zhì)中采用的聚合物為聚偏氟乙烯，機械強度差；另外，該方法先采用聚偏氟乙烯對LDH進行剝離，然后加入鋰鹽，鋰鹽難以分散均勻，電解質(zhì)的離子導率低，影響電池的安全性能和循環(huán)性能。

CN1341977A中公開了一種聚合凝膠電解質(zhì)，由固化一種組合物而制備，該組合物由聚硅氧烷化合物或聚硅氧烷-聚氧化烯化合物，聚乙二醇衍生物和一種含鋰鹽的有機溶劑組成。該聚合凝膠電解質(zhì)的離子導率較低，且聚合物在電解質(zhì)中分散性太差，使得電池循環(huán)性能差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術中存在的凝膠電解質(zhì)離子導率低和機械強度差以及聚合物電池安全性能和循環(huán)性能差的技術問題。

本發(fā)明提供了一種凝膠聚合物電解質(zhì)，所述凝膠聚合物電解質(zhì)由聚硅氧烷、鋰鹽有機溶液和LDH復合而成，所述聚硅氧烷具有如下結(jié)構(gòu)：

R₁-(CH₂)_m-[Si(R₂R₃)-O]_i-Si(R₂R₃)-(CH₂)_n-R₄

其中，R₂、R₃各自獨立地為H、C_1-3的脂肪族烷基或C_1-3的脂肪族烷氧基；R₁為-OCOCR₅＝CR₆、-CH(OCOCR₅＝CR₆)₂或-C(OCOCR₅＝CR₆)₃，R₄為-OCOCR₇＝CR₈、-CH(OCOCR₇＝CR₈)₂或-C(OCOCR₇＝CR₈)₃，其中R₅-R₈選自H或C_1-3的脂肪族烷基；m、n為1-4的整數(shù)，i為1-15的整數(shù)。

本發(fā)明還提供了一種凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，包含以下步驟：

1)將鋰鹽溶解于有機溶劑中，得到鋰鹽有機溶液；

2)往鋰鹽有機溶液中加入層狀雙金屬氫氧化物，攪拌至層狀雙金屬氫氧化物被鋰鹽有機溶液剝離；

3)往步驟2)的混合物中加入聚硅氧烷，分散均勻得到層狀雙金屬氫氧化物改性聚硅氧烷電解質(zhì)；所述聚硅氧烷具有如下結(jié)構(gòu)：

R₁-(CH₂)_m-[Si(R₂R₃)-O]_i-Si(R₂R₃)-(CH₂)_n-R₄