[發明專利]一種改善鋰硫電池自放電的聚合物電解質的制備及應用

在審

• 申請號: 201811243308.3
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109546225A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 王延青;劉志宏;李辰;范洪波;段若蒙;趙雁飛
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: H01M10/058
• 分類號: H01M10/058;H01M10/0568;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林瑞云

1.一種改善鋰硫電池自放電的單離子導體聚合物電解質的制備方法，其特征在于,包括以下步驟：

S1、向含有磺酸基的聚合物中加入含有鋰離子的無機物溶液進行混合，待兩者反應完成后，得到含磺酸基鋰鹽的有機溶液；

S2、準備溶解劑；

S3、稱取摩爾比為1:1-1:50范圍內的磺酸基鋰鹽和高分子聚合物的混合物，再將溶解劑加入到該混合物中，然后將三者充分攪拌溶解，得到均勻的透明溶液；

S4、準備光滑的玻璃板，將S3中得到的透明溶液涂覆在玻璃板上，室溫下靜置晾干，再移入真空環境下進行干燥，干燥后得到薄膜沖片；

S5、將S4中得到的薄膜沖片移除真空環境，向該薄膜沖片加入分子結構為鏈狀或者環狀醚類的增塑劑，最后得到目標產物含磺酸基的單離子導體聚合物電解質。

2.根據權利要求1中所述改善鋰硫電池自放電的單離子導體聚合物電解質的制備方法，其特征在于：單離子導體聚合物電解質的制備步驟S1中，步驟S1含鋰離子的無機物包括氫氧化鋰、碳酸鋰、氯化鋰、硝酸鋰、醋酸鋰、磷酸鋰亞硝酸鋰、硫酸鋰、四硼酸鋰及其水合物中的一種或者多種；步驟S1得到的磺酸基鋰鹽包括磺化聚苯乙烯鋰、聚環氧乙烯基乙酯雙磺酸鋰、聚甲基丙烯酸烷基酯磺酸鋰、含磺酸基的超支化聚氨酯鋰中的一種或者多種；步驟S3中，高分子聚合物包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚環氧乙烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈中的一種或者多種。

3.根據權利要求1中所述改善鋰硫電池自放電的單離子導體聚合物電解質的制備方法，其特征在于：所述單離子導體聚合物電解質的制備步驟S2中的所述溶解劑還包括N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜中的一種或者多種。

4.根據權利要求1中所述改善鋰硫電池自放電的單離子導體聚合物電解質的制備方法，其特征在于：所述單離子導體聚合物電解質的制備步驟S3中，所述磺酸基鋰鹽和所述高分子聚合物的摩爾比具體為1:10-1:50。

5.根據權利要求1中所述改善鋰硫電池自放電的單離子導體聚合物電解質的制備方法，其特征在于：所述單離子導體聚合物電解質的制備步驟S4中，真空環境下的干燥溫度為70-120攝氏度，干燥時間為12-48小時；室溫下靜置晾干的時間為12-48小時。

6.根據權利要求1中所述改善鋰硫電池自放電的單離子導體聚合物電解質的制備方法，其特征在于：所述單離子導體聚合物電解質的制備步驟S5中，所述增塑劑為體積比1:1的1,3-二氧戊環/乙二醇二甲醚、體積比1:1的三甘醇二甲醚/乙二醇二甲醚混合物、體積比1:2的三甘醇二甲醚/1,3-二氧戊環的混合物、體積比1:1的三甘醇二甲醚/離子液體混合物的其一種；所述增塑劑還含有鋰鹽，所述鋰鹽為三氟甲磺酸鋰、二氟甲基磺酰亞胺鋰、三氟甲基磺酰亞胺鋰中的一種，所述鋰鹽在所述增塑劑中的含量為1摩爾每升；所述增塑劑還含有添加劑硝酸鋰，所述硝酸鋰在所述增塑劑中的質量百分比為0.1-2wt％。

7.根據權利要求1所述改善鋰硫電池自放電的單離子導體聚合物電解質的制備方法，其特征在于：步驟S4中所述單離子導體聚合物電解質的成型工藝采用傾倒法、刮刀涂布、微凹轉移涂布、輥式涂布、擠壓涂布中的一種或者多種涂布工藝；步驟S5中所述單離子導體聚合物電解質的厚度范圍為50-200微米。

8.一種根據權利要求1至7中任一項所述的改善鋰硫電池自放電的單離子導體聚合物電解質電解質的制備方法所制取得到的單離子導體聚合物電解質，其特征在于：包括所述含磺酸基鋰鹽、所述高分子聚合物、所述溶解劑N,N-二甲基甲酰胺和所述增塑劑；所述單離子導體聚合物電解質電解質為前述四種組分混合而成的固態聚合物。

9.一種權利要求8中所述單離子導體聚合物電解質的應用，其特征在于，所述單離子導體聚合物電解質電解質是應用在提高鋰硫電池化學性能的方面。

10.根據權利要求9所述單離子導體聚合物電解質的應用，其特征在于，所述單離子導體聚合物電解質電解質是應用在提高鋰硫電池安全性能的方面。