[發(fā)明專利]一種高能量密度和離子電導率的凝膠型聚合物電解質

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310624421.7
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN104681864A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發(fā)明（設計）人: 隋剛;畢海濤;楊小平;張珍珍
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;H01M10/058
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

1.一種高能量密度和離子電導率的凝膠型聚合物電解質的制備方法，其特征在于，包括以下組分及步驟：

組分1：具有離子傳導性的納米纖維芯層聚合物，滿足靜電紡絲工藝要求，并且與殼層聚合物互不相溶，其軟化點應高于組分3的升華或分解溫度；

組分2：與鋰電極以及電解液相容性好的納米纖維殼層聚合物，滿足靜電紡絲工藝要求，并且與芯層聚合物互不相溶，其軟化點應高于組分3的升華或分解溫度；

組分3：微孔發(fā)泡劑，其升華或分解溫度應低于組分1和組分2的軟化點；

步驟Ⅰ：將組分1配制成芯層紡絲液，組分2和組分3混合均勻配制成殼層紡絲液，采用同軸靜電紡絲技術制備具有芯/殼結構的聚合物納米纖維膜，在50°C真空烘箱內(nèi)干燥12h；

步驟Ⅱ：將步驟Ⅰ得到的納米纖維膜緩慢加熱至80°C，組分3發(fā)生升華或分解，獲得殼層具有微孔結構的聚合物納米纖維膜；

步驟Ⅲ：將步驟Ⅱ得到的納米纖維膜裁剪為一定尺寸的圓片并層疊壓實，置于50°C真空烘箱內(nèi)干燥24h，得到聚合物凝膠電解質骨架材料，在氬氣保護下將電解質骨架材料置于電解液中進行活化和凝膠化，用濾紙吸干表面殘留電解液，獲得透明或半透明的聚合物凝膠電解質。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種高能量密度和離子電導率的凝膠型聚合物電解質的制備方法，其中，組分1中所述的納米纖維芯層聚合物為聚氧化乙烯或聚醚酰亞胺，在納米纖維中含量為35%~50wt%。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種高能量密度和離子電導率的凝膠型聚合物電解質的制備方法，其中，組分2中所述的納米纖維殼層聚合物為聚甲基丙烯酸甲酯或聚偏二氟乙烯，在納米纖維中含量為50%~65wt%。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種高能量密度和離子電導率的凝膠型聚合物電解質的制備方法，其中，組分3中所述的微孔發(fā)泡劑包括水楊酸或偶氮二異丁腈，組分3用量為組分2的0.5%。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種高能量密度和離子電導率的凝膠型聚合物電解質的制備方法，其中，步驟Ⅰ中芯層聚合物紡絲液濃度控制在10~15wt%,?殼層聚合物紡絲液濃度控制在15~20wt%，芯層紡絲液與殼層紡絲液流速比為0.4~0.8。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種高能量密度和離子電導率的凝膠型聚合物電解質的制備方法，其中，步驟Ⅱ中納米纖維膜在常壓下緩慢加熱至80°C，加熱速度為1~2°C/min。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種高能量密度和離子電導率的凝膠型聚合物電解質的制備方法，其中，步驟Ⅲ中纖維膜圓片直徑為20~25mm，層疊后的骨架材料總重量控制在65~80mg之間；在電解質骨架材料活化和凝膠化過程中，骨架材料和電解液的重量比為1:10~1:15，活化和凝膠化的總體時間為50h。