[發明專利]凝膠聚合物電解質及其制備方法、電化學電源及其應用

無效

• 申請號: 201210360673.9
• 申請日: 2012-09-21
• 公開（公告）號: CN103682432A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 周明杰;劉大喜;王要兵
• 申請（專利權）人: 海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術有限公司;深圳市海洋王照明工程有限公司
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;H01M10/058;H01G9/022
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

技術領域

本發明屬于電化學電源技術領域，具體涉及一種凝膠聚合物電解質及其制備方法、電化學電源及其應用。

背景技術

鋰離子電池由于具有體積小、重量輕、高容量、無記憶效應等優點，因而被廣泛應用于手機、移動電話、軍事以及電動汽車等領域。

鋰離子電池電解液分為有機液體電解液和聚合物電解質。目前廣泛使用的液體電解質的優點是電導率高，但是由于含有易燃、易揮發的有機溶劑，其在充放電過程中釋放出可燃氣體，特別是在某些非常規工作條件下（如大功率充放電、過充過放等）產生大量熱會加速氣體的產生，導致電池內壓增高，氣體泄漏，甚至起火爆炸，因而存在嚴重的安全隱患。

目前，為了克服有機液體電解液的上述缺陷，本領域開發出固態凝膠聚合物電解質。該固態聚合物電解質因具有安全、無泄漏、漏電流小、可任意形狀化等優點而被研究者們所重視和應用。但是固態聚合物電解質室溫下電導率較低(10^-5~10^-4s/cm)，不能滿足鋰離子電池大電流充放電的特性，導致其應用受到限制。

為了克服固態聚合物電解質電導率低的缺陷，當前出現了凝膠聚合物電解質，該凝膠聚合物電解質具有液態電解質和固態電解質的優點，能改善固態聚合物電解質的導電性能和提高液體電解質的安全性能。但是凝膠聚合物電解質存在一嚴重缺陷是其機械強度低，因此，制約了該凝膠聚合物電解質的產業化生產，導致現有凝膠聚合物電解質的生產成本高。目前主要通過共聚、接枝生成交聯共聚物、摻雜納米金屬氧化物等手段能夠在一定程度上提高聚合物電解質的機械強度。但是，效果并不是很理想，電池成品率不高。另外，現有的凝膠聚合物電解質對導電性能改善有限，不能很好的滿足市場對鋰電池日益擴大的需求和應用范圍。

發明內容

本發明實施例的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種機械強度和導電率高的凝膠聚合物電解質及其制備方法。

本發明實施例的另一目的在于提供一種包括凝膠聚合物電解質的電化學電源及其應用。

為了實現上述發明目的，本發明的技術方案如下：

一種凝膠聚合物電解質，含有N-甲氧基乙基哌啶類低溫熔鹽、鋰鹽、聚醋酸乙烯酯、介孔分子篩SBA-15組分；其中，N-甲氧基乙基哌啶類低溫熔鹽、鋰鹽、聚醋酸乙烯酯、介孔分子篩SBA-15的質量比為(0.5~1.5)：(0.1~0.3)：1：(0.1~0.2)。

以及，上述凝膠聚合物電解質的制備方法，包括如下步驟：

獲取介孔分子篩SBA-15；

將N-甲氧基乙基哌啶類低溫熔鹽、鋰鹽、聚醋酸乙烯酯和有機溶劑混合攪拌溶解，得到第一混合液；

將所述介孔分子篩SBA-15加入所述第一混合液中，超聲處理，得到第二混合液；

將所述第二混合液澆鑄成膜，干燥處理，得到所述凝膠聚合物電解質；

其中，所述N-甲氧基乙基哌啶類低溫熔鹽、鋰鹽、有機溶劑、聚醋酸乙烯酯和介孔分子篩SBA-15的質量比為(0.5~1.5)：(0.1~0.3)：(1~3)：1：(0.1~0.2)。

以及，一種電化學電源，所述電化學電源包括上述的凝膠聚合物電解質。

以及，上述電化學電源在移動終端產品、電動汽車、電網、通信設備、電動工具或/和燈具中的應用。

上述凝膠聚合物電解質以聚醋酸乙烯酯基體，以介孔分子篩SBA-15為填料，以N-甲氧基乙基哌啶類低溫熔鹽為增塑劑，并通過N-甲氧基乙基哌啶類低溫熔鹽、鋰鹽、聚醋酸乙烯酯、介孔分子篩SBA-15之間的協同作用，使得上述凝膠聚合物電解質導電率高，機械性能好，同時還使得該凝膠聚合物電解質化學性能穩定，安全性高。

上述凝膠聚合物電解質的制備方法只需將N-甲氧基乙基哌啶類低溫熔鹽、鋰鹽、有機溶劑、介孔分子篩SBA-15和聚醋酸乙烯酯按要求配制成漿料，然后澆鑄成膜，干燥處理即可，其工藝簡單，技術成熟，成品率和效率高，有效降低了生產成本。

上述電化學電源由于采用上述方法制備的凝膠聚合物電解質，由于該凝膠聚合物電解質具有高的導電率，從而有效提高了電化學的電源電化學性能，如放電比容量和充放電效率。該凝膠聚合物電解質具有的高機械性能和低生產成本，有效提高了該電化學電源的成品率，降低了電化學電源的生產成本，從而使得該電化學電源能實現產業化生產。