[發(fā)明專利]一種鋰離子電池用三明治結(jié)構(gòu)多層凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710363276.X
• 申請(qǐng)日: 2017-05-22
• 公開（公告）號(hào): CN107230803B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張忠厚;陳榮源;韓琳;劉欣;郭丹丹;李亞東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄭州輕工業(yè)學(xué)院
• 主分類號(hào): H01M10/0565
• 分類號(hào): H01M10/0565;H01M10/0525
• 代理公司: 41125 鄭州優(yōu)盾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 孫詩雨;張真真

本發(fā)明提供了一種鋰離子電池用三明治結(jié)構(gòu)多層凝膠聚合物電解質(zhì)，所述凝膠聚合物電解質(zhì)為三明治多層結(jié)構(gòu)，層數(shù)為奇數(shù)、且至少為3層；凝膠聚合物電解質(zhì)由A膜和B膜交替復(fù)合制成，其中A膜為聚甲基丙烯酸甲酯膜，B膜為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯膜或聚己內(nèi)酯膜；三明治多層結(jié)構(gòu)的上下表層為A膜，B膜置于三明治多層結(jié)構(gòu)的內(nèi)層、與A膜交替復(fù)合。本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，克服了采用無紡布溶液侵入法、多層膜熱壓成型法、旋涂法等方法制備多層膜過程操作復(fù)雜、難控制、膜性能不均一等缺點(diǎn)，拓寬了現(xiàn)有靜電紡絲技術(shù)的應(yīng)用范圍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池制備領(lǐng)域，涉及一種鋰離子電池用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）三明治結(jié)構(gòu)多層凝膠聚合物電解質(zhì)及其靜電紡絲制備法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的鋰離子電池使用的是液體電解質(zhì)，存在容易泄露等不安全因素。凝膠聚合物電解質(zhì)（GPE）是由聚合物、鋰鹽、有機(jī)溶劑等組成的凝膠體系，兼具液體電解質(zhì)的高導(dǎo)電率和固體電解質(zhì)的安全性，GPE膜被認(rèn)為是最具有發(fā)展?jié)摿Φ母咝阅茕囯x子電池用電解質(zhì)材料，也是解決鋰離子電池安全性的重要途徑。

目前，已有研究對(duì)GPE的結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)行了報(bào)道，通常用于制備GPE的聚合物包括聚氧化乙烯（PEO）、聚丙烯腈（PAN）、聚偏氟乙烯（PVDF）、PMMA及它們之間的共混或共聚物。對(duì)于僅由一種聚合物制備的GPE難以同時(shí)滿足優(yōu)良力學(xué)性能、高導(dǎo)電率和低加工成本。PMMA基的GPEs因與電極材料相容性好、離子電導(dǎo)率高而被廣泛研究，但是PMMA質(zhì)脆、不易成膜，專利報(bào)道中多采用共混、共聚等方式對(duì)其進(jìn)行改性，以提高力學(xué)性能。但是由于PMMA本身化學(xué)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，與PMMA具有良好相容性的聚合物力學(xué)強(qiáng)度均不夠高，導(dǎo)致采用共混或是共聚制備的PMMA基凝膠聚合物電解質(zhì)的力學(xué)強(qiáng)度不能夠較好地滿足實(shí)際使用要求。PET和PCL均為力學(xué)性能優(yōu)異、耐熱性和耐化學(xué)腐蝕性較好的聚酯類聚合物，經(jīng)查詢，目前文獻(xiàn)中并無使用PET、PCL與PMMA共混或者利用單體共聚以改善PMMA力學(xué)性能來制備GPE的報(bào)道，因?yàn)镻ET和PCL與PMMA的化學(xué)結(jié)構(gòu)差異較大、相容性差，難以得到它們的復(fù)合體系。

目前對(duì)于不相容體系，可以采用同軸靜電紡絲的方法制備出電紡膜用于制備GPE，但是這種方法存在一個(gè)難點(diǎn)就是所用的溶劑能夠同時(shí)成為兩種不相容體系的良溶劑。因?yàn)榫酆衔镌谌芙鈺r(shí)其溶解性能受化學(xué)結(jié)構(gòu)和極性影響較大，一種聚合物的良溶劑可能會(huì)成為另一種聚合物的不良溶劑，當(dāng)進(jìn)行同軸靜電紡絲時(shí)，兩種不同溶劑溶解的聚合物混合后會(huì)產(chǎn)生聚合物沉淀，從而導(dǎo)致聚合物在噴絲嘴處發(fā)生凝結(jié)，阻塞噴絲口，無法進(jìn)行紡絲成膜。而配制混合溶劑作為兩種聚合物的良溶劑，工藝過程又相對(duì)復(fù)雜，而且尋找出此種混合溶劑也比較困難，因此，通過同軸靜電紡絲的方法來制備PMMA/PET或PMMA/PCL不相容體系的聚合物膜用于制備GPE仍然存在不足。