[發明專利]一種基于天然多糖高分子改性凝膠聚合物的固體電解質薄膜制備方法

在審

• 申請號: 201711139772.3
• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN107895812A
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 顧卓韋;徐軍;唐振科;繆宇杰
• 申請（專利權）人: 浙江中科立德新材料有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/0565;B29D7/01
• 代理公司: 舟山固浚專利事務所(普通合伙)33106
• 代理人: 楊康星

技術領域

本發明涉及一種凝膠電解質的制備方法，具體涉及到一種基于天然多糖高分子改性凝膠聚合物的固體電解質薄膜制備方法。

背景技術

鋰離子電池擁有能量大、無記憶效應等優點，在便攜式電子產品、電動汽車以及儲能系統等領域中應用廣泛。人們對高功率、大容量鋰電池的需求，使得鋰電池的安全性成為其未來發展首先需要解決的問題。目前鋰離子電池主要使用液體電解質，因易生長枝晶、漏液等問題，始終是重大的安全隱患。采用固體電解質代替電解液發展全固態鋰離子電池，是解決電池安全問題的有效途徑。

凝膠聚合物電解質是由聚合物、鋰鹽、有機溶劑和添加劑組成的多孔凝膠體系，兼有液體電解質的高效率與固體電解質的安全性，被認為是目前最有潛力的鋰離子電解質材料（專利CN101200554B）。但凝膠聚合物電解質仍然存在機械強度不足的問題，需要通過物理和化學的方式加以改性改善。

發明內容

為得到成本低廉、電導率高、機械性能好、熱力學穩定的鋰離子電池用凝膠聚合物電解質問題，本發明提供了一種基于天然多糖高分子改性凝膠聚合物的固體電解質薄膜制備方法。

本發明采用的技術方案如下：

一種基于天然多糖高分子改性凝膠聚合物的固體電解質薄膜制備方法，包括以下步驟：

步驟一.將疏水單體和親水單體混合，通過乳液聚合得到共聚物；

步驟二.將共聚物與天然多糖高分子加熱共溶于有機溶劑中，得到凝膠溶液；

步驟三.將所述步驟二中的凝膠溶液涂布在基底薄膜上；

步驟四.將所述步驟三中涂有凝膠溶液的基底薄膜浸入去離子水中完成相轉移反應，隨后取出烘干；

步驟五.將所述步驟四得到的凝膠聚合物膜浸泡在電解液中55-65分鐘，取出后即得到凝膠態聚合物電解質。

步驟一中，所述疏水單體為含有疏水基團的有機單體，所述親水單體為含有親水基團的有機單體。

所述含有疏水基團的有機單體為丙烯腈、苯乙烯或甲基丙烯酸酯中的一種或幾種的混合物，所述含有親水基團的有機單體為丙烯酰胺、醋酸乙烯酯或甲基丙烯酸中的一種或幾種的混合物。

所述疏水單體與親水單體的混合比例為5：2 ~ 4：1。

步驟二中，所述天然多糖高分子為含有糖苷鍵的多糖高分子及其衍生物；所述凝膠溶液中的天然多糖高分子質量分數0.5%-60%。

所述含有糖苷鍵的多糖高分子及其衍生物為殼聚糖、明膠或海藻酸鈉中的一種或幾種的混合物。

步驟二中，所述有機溶劑為二甲基乙酰胺、丙酮、二甲基甲酰胺、四氫呋喃、二氯甲烷等有機液體中的一種或幾種的混合物。

步驟三中，所述基底薄膜為微孔聚合物薄膜。

所述微孔聚合物薄膜為聚乙烯薄膜或聚丙烯薄膜。

步驟五中，所述電解液包括鋰鹽和溶劑；所述鋰鹽包括六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、雙三氟甲基磺酰亞胺基鋰、雙草酸硼酸鋰、草酸雙氟硼酸鋰、高氯酸鋰、雙全氟烷基三氟磷酸鋰中的一種或幾種的混合物；所述溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、丁內酯、戊內酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯中的一種或幾種的混合物。

本發明的有益效果是：

本發明使用了來源廣泛、成本低廉的天然多糖高分子作為共混改性原料，在提高凝膠電解質機械強度的同時降低了生產成本。作為鋰離子電池的必要組成部分，本發明得到的凝膠電解質使電解質的注入不再是電芯卷繞的附屬步驟，能夠獨立設計工藝環節，從而簡化了電池制作的流程。采用本發明制備出的鋰離子電池具有不漏液、耐刺穿、安全性能高等特點，使鋰離子電池的安全性能得到重大提升。

附圖說明

圖1是本發明的天然多糖高分子共混改性作用的示意圖。

具體實施方式

本發明采用天然多糖高分子對凝膠聚合物改性的作用機理如圖1所示，大量存在于天然多糖高分子中的氨基與羥基能夠與改性聚合物中的羧基、酯鍵等基團產生較強的相互作用力，包括氫鍵作用以及縮合形成的化學鍵，使共混后的聚合物凝膠機械強度大為提高。以下通過具體的實施例本發明作進一步的說明。

實施例1：制備方法如下：

（1）以十二烷基硫酸鈉為乳化劑，通過半連續乳液聚合法將疏水單體丙烯腈和親水單體甲基丙烯酸按照4：1的摩爾比聚合；

（2）將殼聚糖與步驟（1）中得到的聚合物按照按1：1的質量比，共溶于60℃的二甲基乙酰胺中，得到質量分數10%的凝膠溶液；