[發明專利]一種纖維素作為添加劑的聚合物電解質的制備方法

有效

• 申請號: 202010306541.2
• 申請日: 2020-04-17
• 公開（公告）號: CN111490288B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 李麗波;杜金田
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;H01M10/0525
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 岳昕

以纖維素為添加劑的聚合物電解質的制備方法，它涉及一種鋰離子電池聚合物電解質膜的制備方法。本發明不使用液態電解質，提高了電池使用的安全性。本發明的制備方法如下：一、材料的使用前處理；二、將聚偏氟乙烯和羥丙基甲基纖維素溶于N,N二甲基甲酰胺纖制備纖維素溶液；三、通過共混法制備電解質的鑄膜液；四、將鑄膜液澆鑄成膜制備聚合物電解質。本發明使用共混法和澆鑄法制備聚合物電解質，該方法操作簡單、易于制備，安全性高，可操控性強。本發明應用于鋰離子電池領域。

【技術領域】

本發明涉及一種制備鋰離子電池聚合物電解質膜的方法。

【背景技術】

聚偏氟乙烯具有強吸電子基-C-F，是一種應用較為廣泛的制備電解質的理想材料。只溶解或溶脹于少數強堿、酮、發煙硫酸等少數化學品中。此外，聚偏氟乙烯的介電常數很高，玻璃轉變溫度較低，益于鋰鹽的解離。故而聚偏氟乙烯是比較合適的應用于鋰離子電池中的聚合物電解質制備的材料。但是聚偏氟乙烯結構較為規整，結晶度高導致離子的傳輸受到了限制，因此需要對其進行改性。

天然高分子即存在于生物體的高分子物質，大致可分為三類。第一類，多肽類，生活中熟知的蛋白質屬于多肽類物質；第二類，多糖類，其包括淀粉、纖維素、甲殼素及多糖類物質衍生物等；第三類：樹脂類，常見的物質有褐藻、瓊脂等。研究者使用這些天然高分子材料和衍生物作為基體材料或添加劑來提高電解質膜的性能。

纖維素(cellulose)是自然界中含量最大的天然高分子，其是由D-葡萄糖單體以共價鍵結合起來的多糖聚合物，但纖維素有很高的結晶度，同時不溶于一般的有機溶劑，這使得其一般不能直接作為鋰離子電池電解質，普遍是使用纖維素衍生物制作電解質，常見的纖維素衍生物有醋酸纖維素(CA)、羥乙基纖維素(HEC)、甲基纖維素(MC)、醋酸丁酸纖維素(CAB)和細菌纖維素(BC)等。

【發明內容】

本發明的目的是解決室溫下聚偏氟乙烯電導率低的問題，而提供了一種纖維素作為添加劑的聚合物電解質的制備方法。

本發明的一種纖維素作為添加劑的聚合物電解質的制備方法是按照以下步驟進行的：

一、材料的使用前處理

將除鋰鹽和液體材料以外的所有材料進行前處理，確保材料在使用前充分干燥；

二、纖維素溶液的制備

取一定量的聚偏氟乙烯和羥丙基甲基纖維素溶于N,N二甲基甲酰胺中，水浴加熱一定時間使二者充分混合；

三、鑄膜液的制備

取一定量的聚苯乙烯溶于甲苯中，待聚苯乙烯完全溶解后加入步驟二中的纖維素溶液并加入相應質量的稀釋劑，攪拌12h后加入雙三氟甲磺酰亞胺基鋰，繼續攪拌6h使溶液分散均勻；

四、聚合物電解質的制備

將步驟三中獲得的鑄膜液澆鑄在干凈的玻璃板上，將玻璃板置于真空干燥箱中120℃干燥50min，制成聚合物電解質；

其中，步驟二中所述的羥丙基甲基纖維素的質量為聚偏氟乙烯和聚苯乙烯質量之和的1％～20％；

其中，步驟三中聚苯乙烯的質量為聚偏氟乙烯和聚苯乙烯質量之和的5％～45％；

其中，步驟三中稀釋劑的質量為聚偏氟乙烯和聚苯乙烯質量之和的30％～100％；

其中，步驟三中雙三氟甲磺酰亞胺基鋰為聚偏氟乙烯和聚苯乙烯質量之和的30％～100％。

本發明包含以下有益效果：

本發明采用共混法和澆鑄法制備一種纖維素作為添加劑的PVDF基電解質膜，重點觀察不同材料對聚偏氟乙烯基電解質膜的影響，包括聚苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和羥丙基甲基纖維素對電解質膜的影響，電解質膜表現出較好的性能。