[發(fā)明專利]一種復(fù)合聚合物電解質(zhì)的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711086217.9
• 申請(qǐng)日: 2017-11-07
• 公開（公告）號(hào): CN107946640B
• 公開（公告）日: 2019-12-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何丹;付成;周瑞雪;尤慶亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江漢大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M10/0565
• 分類號(hào): H01M10/0565;H01M10/0525
• 代理公司: 11138 北京三高永信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 徐立<國(guó)際申請(qǐng)>=<國(guó)際公布>=<進(jìn)入國(guó)

本發(fā)明公開了一種復(fù)合聚合物電解質(zhì)的制備方法。該復(fù)合聚合物電解質(zhì)的制備方法包括：通過離子導(dǎo)電劑獲得復(fù)合聚合物電解質(zhì)；離子導(dǎo)電劑的制備方法包括：在惰性氣體氛圍中，將溴化亞銅粉末和五甲基二乙烯三胺溶解在第一有機(jī)溶劑中制備成催化劑溶液；將單體A甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、單體B二(乙二醇)甲醚甲基丙烯酸酯和第一引發(fā)劑分別加入到催化劑溶液中，并于75～85℃下進(jìn)行原子轉(zhuǎn)移自由基聚合反應(yīng)，反應(yīng)10～60min得到反應(yīng)產(chǎn)物；向反應(yīng)產(chǎn)物中加入過量的環(huán)己烷，得到絮狀沉淀提純后得到離子導(dǎo)電劑。該離子導(dǎo)電劑增加了復(fù)合聚合物電解質(zhì)的無(wú)定形區(qū)，能夠有效抑制聚合物基體的結(jié)晶，從而降低玻璃化溫度，進(jìn)而增強(qiáng)了復(fù)合聚合物電解質(zhì)的低溫離子電導(dǎo)率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池材料領(lǐng)域，特別涉及一種復(fù)合聚合物電解質(zhì)的制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池作為一種新型儲(chǔ)能電池因容量高、能量密度大等優(yōu)點(diǎn)被大規(guī)模生產(chǎn)和使用，但傳統(tǒng)鋰離子電池中的電解液因熱穩(wěn)定性不足引發(fā)的事故層出不窮，聚合物電解質(zhì)從根本上解決了傳統(tǒng)鋰離子電池漏液和安全性問題，成了制造鋰離子二次電池的理想材料。聚合物電解質(zhì)作為鋰離子電池中的核心組分，其體系中一般含有聚合物母體、鋰鹽和其它添加成分等組分。高性能的聚合物電解質(zhì)需兼有高的離子傳導(dǎo)率、適宜的機(jī)械強(qiáng)度、穩(wěn)定的膜結(jié)構(gòu)和化學(xué)及電化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)。

固態(tài)聚合物電解質(zhì)(Solid Polymer Electrolyte，SPE)不含任何有機(jī)液體溶劑，在固態(tài)聚合物電解質(zhì)中，目前研究較多是基于聚氧乙烯(Polyethylene oxide，PEO)類電解質(zhì)體系。然而，聚氧乙烯類電解質(zhì)的最大弱點(diǎn)是低溫易結(jié)晶導(dǎo)致的低離子電導(dǎo)率。為了克服固態(tài)聚合物電解質(zhì)低溫易結(jié)晶的問題，現(xiàn)有技術(shù)采用：向固態(tài)聚合物電解質(zhì)中加入非結(jié)晶類高分子形成共混體系；或者添加交聯(lián)劑形成聚合物網(wǎng)絡(luò)；或者將乙氧基接枝到分子骨架上形成(超)支化的有機(jī)離子導(dǎo)電劑等方式進(jìn)行改善，其中常用的有機(jī)離子導(dǎo)電劑為聚環(huán)氧乙烷-聚磷酸酯，聚環(huán)氧乙烷-聚磷酸酯兼有磷酸酯類的熱穩(wěn)定性和阻燃性，聚環(huán)氧乙烷-聚磷酸酯上接枝的乙氧基長(zhǎng)鏈還可以賦予聚合物電解質(zhì)的鋰離子傳導(dǎo)性和電化學(xué)穩(wěn)定性。現(xiàn)行技術(shù)使用的長(zhǎng)直鏈聚環(huán)氧乙烷-聚磷酸酯離子導(dǎo)電劑，通常是在脫酸劑溶液中，將鹵代聚磷酸酯類與聚環(huán)氧乙烷反應(yīng)制備的。

在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題：

長(zhǎng)直鏈聚環(huán)氧乙烷-聚磷酸酯作為現(xiàn)行使用的離子導(dǎo)電劑，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)所得聚合物電解質(zhì)在低溫下容易產(chǎn)生結(jié)晶，而且現(xiàn)有工藝技術(shù)制備的膜狀聚合物電解質(zhì)與電極的相容性差，徒增了電池的內(nèi)阻，從而導(dǎo)致其離子電導(dǎo)率的下降，通常由該長(zhǎng)直鏈聚環(huán)氧乙烷-聚磷酸酯作為離子導(dǎo)電劑，采用澆筑成膜的方法所得的聚合物電解質(zhì)的電導(dǎo)率均低于10^-6S·cm^-1。

發(fā)明內(nèi)容

為了改善現(xiàn)有技術(shù)中聚合物電解質(zhì)低溫下的離子電導(dǎo)率過低的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種復(fù)合聚合物電解質(zhì)的制備方法。所述技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供了一種復(fù)合聚合物電解質(zhì)的制備方法，所述制備方法包括：通過離子導(dǎo)電劑獲得所述復(fù)合聚合物電解質(zhì)；所述離子導(dǎo)電劑的制備方法包括：在惰性氣體氛圍中，將溴化亞銅粉末和五甲基二乙烯三胺溶解在第一有機(jī)溶劑中制備成催化劑溶液；

將單體A甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、單體B二(乙二醇)甲醚甲基丙烯酸酯和第一引發(fā)劑加入到所述催化劑溶液中，并于75～85℃(例如80℃)下進(jìn)行原子轉(zhuǎn)移自由基聚合反應(yīng)，反應(yīng)10min～60min得到反應(yīng)產(chǎn)物；

向所述反應(yīng)產(chǎn)物中加入過量的環(huán)己烷，得到絮狀沉淀，提純所述絮狀沉淀得到分子量為500～2500的所述離子導(dǎo)電劑。

具體地，本發(fā)明實(shí)施例提供的離子導(dǎo)電劑的合成路線如下：

其中，CuBr為溴化亞銅，PMDETA為五甲基二乙烯三胺，MCP為第一引發(fā)劑2-氯丙酸甲酯，m≥1，n≥1。