[發明專利]摻雜離子復合物的半互穿凝膠聚合物電解質的制備方法

有效

• 申請號: 201410093544.7
• 申請日: 2014-03-13
• 公開（公告）號: CN103985899A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 李為立;吳雨慧;楊剛
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;C08F283/06;C08F222/20;C08F2/48;C08K9/04;C08K9/06;C08K3/36
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明屬于應用于聚合物鋰離子電池領域，涉及一種摻雜離子復合物的半互穿凝膠聚合物電解質制備方法。

背景技術

隨著像手機平板電腦等便攜設備的普及，鋰離子電池獲得了空前的關注和發展。聚合物電解質是新一代鋰離子電池所需的關鍵材料。聚合物電解質一般使用其凝膠態，為凝膠聚合物電解質。由于聚環氧乙烷具有良好的電化學穩定性且可以溶解無機鹽提高其電導率，基于聚環氧乙烷基的凝膠聚合物電解質的研究較多。鋰離子的傳輸主要在無定型區域，借助于聚合物電解質非晶部分的鏈段運動，使得鋰離子快速遷移。但是聚環氧乙烷在室溫下易結晶，限制了鋰離子的遷移，在室溫下離子電導率低；而且加入碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯等低分子量的溶劑形成凝膠聚合物電解質后降低了其機械強度，這些都限制了其的實際應用。Zhiming?Li等[Zhiming?L,Liwen?C,Jiangong?W,et?al，Nowel?network?polymer?electrolytes?containing?fluorine?and?sulfonic?acid?lithium?prepared?by?ultraviolet?polymerization，Journal?of?Polymer?Science，2008,108(4):2509-2514]用聚乙二醇二甲基丙烯酸酯（PEGDMA）作為交聯劑，加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和甲基丙烯酸2,2,2,-三氟乙酯（TFEMA）制備了三元復合凝膠型聚合物電解質。其室溫離子電導率雖然達到了10^-3S/cm，但是所制備的聚合物膜為均相結構，并沒有觀察到多孔結構，且膜的吸液率增加后機械性能較差，不利于實際應用的生產。Yongku?Kang等[Yongku?K,Hee?J.K,Bookeun?O,Jae?H.C，Photocured?PEO-basede?solid?polymer?electrolyte?and?its?application?to?lithium-polymer?batteries，Jouenal?of?Power?Sources，2001，92:255-259]以聚環氧乙烷為基體，聚乙二醇丙烯酸酯為交聯劑，通過添加低分子量的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯提高膜的電導率。但是其制備的聚合物電解質的電導率在30℃下僅達到了5.1×10^-4S/cm，在一般的鋰離子電池中其還得不到應用。

作為研究較為廣泛的聚環氧乙烷類聚合物電解質。由于室溫下聚合物結晶度高，電導率低，且機械強度不高制約了其發展。將無機陶瓷粉末分散加入聚合物體系以形成復合凝膠聚合物電解質是降低其晶相含量并提高電導率以及其機械強度的有效途徑。通常使用的無機粒子有TiO₂，SiO₂，Al₂O₃，ZrO₂等。目前，復合凝膠聚合物電解質的制備通常是將無機陶瓷粉末，聚合物基體和鋰鹽加入有機溶劑中，通過機械攪拌的方法將其分散。但是由于無機粒子表面能高，與聚合物母體相容性差，容易發生團簇現象，難以分散均勻，對于體系的改性效果不明顯。

發明內容

本發明的目的是為了改進傳統無機陶瓷填料在聚合物體系中難以分散均勻且易團聚，對離子傳導率貢獻低等不足，提供一種摻雜離子復合物的半互穿凝膠聚合物電解質的制備方法。

本發明是將離子聚合物接枝包覆無機納米粒子，通過紫外光輻照固化并吸附液體電解質將得到的離子復合物進行摻雜以得到一種半互穿凝膠聚合物電解質的制備方法。

為達到上述目的，本發明的技術方案是：

一種摻雜離子復合物的半互穿凝膠聚合物電解質的制備方法，包括如下步驟：