[發明專利]一種網格結構的固態聚合物電解質膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202011070687.8
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN112259788A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 雷茹燕;李軍;楊燕平;余宸娟;徐銀絲
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;H01M10/058;H01M10/0525;D04H1/728;D04H1/4326;D04H1/413;D01F6/94;D01F1/10;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 上海統攝知識產權代理事務所(普通合伙) 31303
• 代理人: 杜亞

1.一種網格結構的固態聚合物電解質膜，其特征是：為納米纖維按照橫縱方向有序排列的納米纖維膜，且納米纖維膜呈平板狀網格結構；納米纖維主要由聚合物基體和鋰鹽組成；

平板狀網格結構中相鄰節點之間的距離的平均值為0～300nm，偏差為0～30nm；

所述聚合物基體為聚氧化乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚氯乙烯、聚乳酸、聚己內酯、熱塑性聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料、聚乙烯醇和聚乙酸乙烯酯中的一種以上；

固態聚合物電解質膜的結晶度為10％～70％，拉伸強度為0.01MPa～50MPa，且在室溫下的離子電導率為1×10^-5S·cm^-1～1×10^-3S·cm^-1。

2.根據權利要求1所述的一種網格結構的固態聚合物電解質膜，其特征在于，納米纖維中還含有惰性填料，聚合物基體與鋰鹽的物質的量之比為6～20:1，惰性填料的含量為0～30wt％。

3.根據權利要求2所述的一種網格結構的固態聚合物電解質膜，其特征在于，所述惰性填料為二氧化硅、三氧化二鋁、二氧化鈦、氧化鋯、氧化鎂、鈦酸鋇、沸石、黏土和蒙脫土中的一種以上。

4.根據權利要求3所述的一種網格結構的固態聚合物電解質膜，其特征在于，惰性填料的極性為親水性。

5.根據權利要求4所述的一種網格結構的固態聚合物電解質膜，其特征在于，所述鋰鹽為六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、高氯酸鋰、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、二草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、三氟甲磺酸鋰和二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰中的一種以上。

6.根據權利要求5所述的一種網格結構的固態聚合物電解質膜，其特征在于，固態聚合物電解質膜的厚度為10μm～500μm，納米纖維的平均直徑為100nm～1000nm。

7.制備如權利要求2～6中任一項所述的一種網格結構的固態聚合物電解質膜的方法，其特征在是包括如下步驟：

(1)將惰性填料均勻分散在有機溶劑中得到混合液；

(2)將聚合物基體與鋰鹽溶于步驟(1)的混合液中混合均勻得到紡絲液；

(3)將紡絲液進行靜電紡絲至接收器上，得到固態聚合物電解質膜；

接收器為平板狀網格結構，且網格的相鄰節點之間的距離為1mm～100mm。

8.根據權利要求6所述的一種網格結構的固態聚合物電解質膜的制備方法，其特征在于，所述有機溶劑為乙腈、四氫呋喃、丙二腈、丁二腈、戊二腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、壬二腈和癸二腈中的一種以上。

9.根據權利要求6所述的一種網格結構的固態聚合物電解質膜的制備方法，其特征在于，靜電紡絲時，噴頭是移動的，且噴頭移動速度為10mm/min～200mm/min，噴頭移動距離為1mm～500mm，針管推進速率為0.001mm/min～90mm/min，噴頭到接收器的距離為50mm～300mm，環境溫度為室溫～70℃，負電壓為1kV～10kV，正電壓為1kV～50kV。

10.根據權利要求6所述的一種網格結構的固態聚合物電解質膜的制備方法，其特征在于，將惰性填料均勻分散在有機溶劑中是采用先機械攪拌后超聲波分散實現的。