[發明專利]一種纖維素/聚碳酸酯固體聚合物電解質及制備方法

在審

• 申請號: 201810555190.1
• 申請日: 2018-06-01
• 公開（公告）號: CN108832176A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 馬曉燕;馬敬玉;張敏
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;H01M10/0525
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發明涉及一種組份質量配比為：纖維素10％?90％，聚碳酸酯10％?90％，鋰鹽5％?15％，共混上述三組分配制溶液并溶液澆筑得到纖維素/聚碳酸酯固體聚合物電解質；所述纖維素為甲基纖維素。本發明提出的澆筑法制備纖維素/聚碳酸酯固體聚合物電解質具有機械性能好、高溫電導率高的特點，纖維素有助于提供良好的機械性能，聚碳酸酯有助于提高離子電導率。本發明的纖維素/聚碳酸酯固體聚合物電解質能夠滿足作為鋰離子電池電解質對離子電導率的要求。

技術領域

本發明屬于固體聚合物電解質制備技術領域，涉及一種纖維素/聚碳酸酯固體聚合物電解質及制備方法。

背景技術

隨著環境污染的日益嚴重以及化石燃料的日益匱乏，人們開始尋求新型的能源材料。鋰離子電池具有高能量密度、長使用壽命以及對環境友好等特點，廣泛應用于手機、筆記本電腦、數碼相機和電動汽車等。目前的鋰離子電池主要是液態電解質，它在長期循環使用過程中會出現漏液現象，極端情況下會發生燃燒甚至爆炸的危險。開發新型的電解質體系迫在眉睫。固態聚合物電解質相對于液態電解質具有更高的能量密度，高的工作電壓，好的柔韌性和設計性。用其組裝的電池由于是全固態的，在使用過程中不會出現漏液問題，安全性更高。目前固態電解質的研究主要基于聚醚類，但是固體聚合物電解質目前還存在電導率低和機械性能差的問題，無法滿足電池的正常使用。設計制備新型的固體聚合物電解質，使其在滿足電池的組裝及安全性問題的情況下，提高電池的離子傳輸性能和電化學穩定性，是目前研究的熱點和難點。

纖維素是自然界中分布最廣泛，含量最豐富的可再生資源，具有可降解性、成膜性、無毒性、良好的相容性、結構穩定劑力學性能優良等眾多優點，使得將纖維素及其衍生物應用于鋰離子電池中受到研究者的關注。但是，纖維素結晶性高，用其制備的電解質的電導率低，無法滿足電池的需求。

聚碳酸酯具備優異的沖擊強度、透明性、耐老化性及耐疲勞性等性能，廣泛應用于工業生產。由于其獨特的性質，被用于電子工業的研究。聚碳酸酯結構中含有極性基團，相對于聚醚類具有更高的介電常數，更有利于鋰鹽的解離。然而，聚碳酸酯聚合物固體電解質的成膜性差，機械性能差。

基于以上分析，將成膜性差、電導率高的聚碳酸酯與成膜性好、電導率低的纖維素以不同比例混合，采用溶液澆筑的方法制備得到性能良好的固態聚合物電解質。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種纖維素/聚碳酸酯固體聚合物電解質及制備方法，提高固體電解質的機械性能和離子電導率，選用機械性能好的纖維素，介電常數高的聚碳酸酯為原料，制成纖維素/聚碳酸酯固體聚合物電解質，滿足作為鋰離子電池電解質對離子電導率的要求。

技術方案

一種纖維素/聚碳酸酯固體聚合物電解質，其特征在于組份質量配比為：纖維素10％-90％，聚碳酸酯10％-90％，鋰鹽5％-15％，共混上述三組分配制溶液并溶液澆筑得到纖維素/聚碳酸酯固體聚合物電解質；所述纖維素為甲基纖維素。

所述甲基纖維素用量為聚合物總質量的20％-80％。

所述聚碳酸酯用量為聚合物總質量的20％-80％。

所述的聚碳酸酯為聚碳酸乙烯酯PEC，聚碳酸丙烯酯PPC或聚碳酸亞乙烯酯PVCA。

所述鋰鹽為高氯酸鋰LiClO₄，六氟磷鋰LiFP₆或三氟甲基磺酸鋰LiCF₃SO₃。

一種制備所述任一項纖維素/聚碳酸酯固體聚合物電解質的方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：將纖維素、聚碳酸酯和鋰鹽在60℃-80℃真空烘箱中干燥20h-24h；將溶劑減壓蒸餾或蒸餾，并加入分子篩靜置12h以上；