[發明專利]PVA/Li+

有效

• 申請號: 202010534933.4
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111668539B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 趙煒;陳黎;稅子怡;韓瑩瑩;陳曦
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;H01M10/058;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發明公開了一種PVA/Li⁺/PEO互穿網狀結構復合凝膠電解質的制備方法，該方法將聚乙烯醇PVA，溶解在去離子水中，然后冷凍交聯。將上述制得的聚乙烯醇PVA浸入鋰鹽溶液，讓鋰離子充分浸入聚乙烯醇PVA體系中。然后在PVA/Li⁺體系中引入環氧乙烷EO，使環氧乙烷開環聚合并交聯，制備PVA/Li⁺/PEO互穿網狀結構復合凝膠電解質。制備PVA/Li⁺/PEO互穿網狀結構復合凝膠電解質膜，其電導率和力學性能均高于PVA/Li⁺、PEO/Li⁺聚合物電解質，在鋰電池、空氣電池中有很大的應用潛力。

技術領域

本發明屬于電池電解質材料領域，具體涉及一種PVA/Li⁺/PEO互穿網狀結構復合凝膠電解質材料的制備方法。

背景技術

近些年來，柔性顯示器、可穿戴電子設備蓬勃發展，柔性儲能越來越成為科研人員的研究熱點。柔性顯示器、可穿戴電子設備都要求高電化學性能，充電時間短、循環壽命長的電源，與此同時，還要具備便攜，輕巧，柔性好等特點。電解液是其中的關鍵成分之一，其決定了電源的電化學穩定窗口、循環壽命、安全性以及環保性。目前，在商用的電池中，液體電解質是最常用的電解質，因為它們具有較高的離子電導率，且可以與各種電極保持良好穩定的接觸。一直以來，液體電解質的安全問題一直困擾著人們的生產與生活。比如滲漏，通常液體電解質具有毒性和易燃性。

為了滿足儲能裝置(ESD)安全性、靈活性和多功能性，聚合物電解質應運而生。聚合物電解質由于其較寬的電化學窗口、良好的熱穩定性和降低了電解質溶液泄漏的可能性而被認為是替代液體電解質的最佳選擇。

固體聚合物電解質(SPE)與凝膠聚合物電解質(GPE)相比，GPE在室溫下具有更高的離子電導率。在GPE中，液體電解質被固定在聚合物基質中，與隔膜相比，可以降低泄漏的風險。GPE兼具液體和固體成分的優點，電解質同時充當了隔膜的作用，因而受到越來越多的關注。

發明內容

本發明的目的是提供一種取代傳統液體電解質的凝膠電解質，從而解決液體電解質易滲漏，有毒，易燃，需要隔膜的問題。

為解決上述問題，本發明采用如下技術方案：

一種PVA/Li⁺/PEO互穿網狀結構復合凝膠電解質的制備方法，包括下述步驟：

(1)聚乙烯醇PVA的溶解

稱取一定量的聚乙烯醇PVA溶于去離子水中并加熱攪拌至完全溶解，獲得穩定的PVA溶液，PVA溶液的濃度為10～20wt％；

(2)聚乙烯醇PVA的冷凍交聯

將步驟(1)得到的PVA溶液澆筑在模具中進行反復冷凍解凍交聯，得到PVA膜；

(3)PVA/LiCl/PEO互穿網狀結構復合凝膠電解質的制備

將步驟(2)中制備的PVA膜，浸入在8～10wt％鋰鹽溶液中浸泡10h，室溫干燥；再在乙醇鈉濃度為8wt％的乙醇鈉-乙醇溶液中浸泡8h，室溫干燥，得到干燥的凝膠；相對環氧乙烷摩爾比分別為0.1mol％、0.1mol％的 N,N-亞甲基雙丙烯酰胺MBAA、過硫酸銨APS與環氧乙烷EO溶液混合，制得環氧乙烷混合溶液；將上述干燥的凝膠浸入環氧乙烷混合溶液中浸泡 24h，室溫干燥；環氧乙烷EO在乙醇鈉、N,N-亞甲基雙丙烯酰胺MBAA和過硫酸銨APS的作用下開環聚合成為聚環氧乙烷PEO并交聯，從而制得 PVA/Li⁺/PEO互穿網狀結構復合凝膠電解質。

所述的聚乙烯醇PVA，其分子量范圍為6萬～10萬，醇解度為98～99％。

所述的環氧乙烷EO的純度＞99.0％。