[發(fā)明專利]一種鋰金屬用阻燃凝膠電解質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210806850.5
• 申請日: 2022-07-08
• 公開（公告）號(hào): CN114976236A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊程凱;楊斯盛;崔先才;于巖
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M10/0565
• 分類號(hào): H01M10/0565
• 代理公司: 廈門致群財(cái)富專利代理事務(wù)所(普通合伙) 35224
• 代理人: 巫其榮

本發(fā)明公開了一種鋰金屬用阻燃凝膠電解質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用，該方法包括以下步驟：S1、將聚丙烯酸乙酯?丙烯酸溶解于溶劑a中得到溶液A，將LiOH溶解于溶劑a中得到溶液B，再將溶液B滴加到溶液A中，充分反應(yīng)后得到溶液C；S2、將鋰鹽溶解于有機(jī)溶劑b中，充分混合后得到溶液D，再將溶液C和溶液D充分混合后得到溶液E；S3、將溶液E澆筑到聚四氟乙烯模具中，放入40℃的鼓風(fēng)烘箱中保溫30分鐘，再將其轉(zhuǎn)移到真空干燥箱中80℃保溫4小時(shí)后迅速轉(zhuǎn)移至手套箱中，從聚四氟乙烯模具中取出后裁成圓片，得到鋰金屬用阻燃凝膠電解質(zhì)；該鋰金屬用阻燃凝膠電解質(zhì)在室溫下具有較高的離子電導(dǎo)率及鋰離子遷移能力、良好的電化學(xué)穩(wěn)定性和優(yōu)良的阻燃性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰金屬用阻燃凝膠電解質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著電動(dòng)汽車及便攜式電子設(shè)備等產(chǎn)品在日常生活中的普及，人類對(duì)儲(chǔ)能設(shè)備的要求越來越高。在諸多的儲(chǔ)能裝置中，鋰離子電池具有能量密度大、無記憶效應(yīng)、環(huán)境友好且自放電小等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前國內(nèi)外應(yīng)用廣泛的一類儲(chǔ)能裝置。電解質(zhì)作為鋰離子中極為重要的組成部分之一，其對(duì)液態(tài)鋰離子電池的安全性和電化學(xué)性能都有極大的影響。聚合物電解質(zhì)一方面由于其表面均勻微孔的存在，鋰離子流可以平緩?fù)ㄟ^電解質(zhì)；另一方面聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為固態(tài)電解質(zhì)界面膜提供了支撐，使其不易被破壞，因此聚合物電解質(zhì)可以有效地抑制鋰枝晶的形成，避免造成電池短路危及人身安全。聚合物電解質(zhì)制備的凝膠電解質(zhì)結(jié)合了液態(tài)電解質(zhì)和全固態(tài)電解質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，成為新一代可應(yīng)用于高性能儲(chǔ)能裝置的電解質(zhì)。現(xiàn)有的凝膠電解質(zhì)室溫下離子電導(dǎo)率以及遷移鋰離子的能力有所下降，且其阻燃性能較差，仍有不小的發(fā)展空間。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種鋰金屬用阻燃凝膠電解質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用，該方法制備的鋰金屬用阻燃凝膠電解質(zhì)在室溫下具有較高的離子電導(dǎo)率及鋰離子遷移能力、良好的電化學(xué)穩(wěn)定性和優(yōu)良的阻燃性。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種鋰金屬用阻燃凝膠電解質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：

S1、將聚丙烯酸乙酯-丙烯酸溶解于溶劑a中得到溶液A，將LiOH溶解于溶劑a中得到溶液B，再將溶液B滴加到溶液A中，充分反應(yīng)后得到溶液C；

S2、將鋰鹽溶解于有機(jī)溶劑b中，充分混合后得到溶液D，再將溶液C和溶液D充分混合后得到溶液E；

S3、將溶液E澆筑到聚四氟乙烯模具中，放入40℃的鼓風(fēng)烘箱中保溫30分鐘，再將其轉(zhuǎn)移到真空干燥箱中80℃保溫4小時(shí)后迅速轉(zhuǎn)移至手套箱中，從聚四氟乙烯模具中取出后用裁刀裁成圓片，得到鋰金屬用阻燃凝膠電解質(zhì)。

優(yōu)選地，步驟S1中所述聚丙烯酸乙酯-丙烯酸的制備過程為：將摩爾比為3:1:6.09×10^-5:0.141的丙烯酸乙酯、丙烯酸、偶氮二異丁腈和二氧六環(huán)加入到聚合管中，真空封管后在油浴中進(jìn)行反應(yīng)，在反應(yīng)溫度為65℃條件下，反應(yīng)16h后，得到聚丙烯酸乙酯-丙烯酸。

優(yōu)選地，步驟S1中所述溶劑a為甲醇、四氫呋喃中的一種或多種有機(jī)物的水溶液，其中所述溶液A的質(zhì)量濃度為5wt％～40wt％。

優(yōu)選地，步驟S1中所述溶液C的質(zhì)量濃度為5wt％～40wt％。

優(yōu)選地，步驟S2中所述鋰鹽為雙(三氟甲基磺酰)亞胺鋰、六氟磷酸鋰、雙氟磺酰亞胺鋰鹽中的一種或多種。

優(yōu)選地，步驟S2中所述有機(jī)溶劑b為磷酸三乙酯、磷酸三甲酯、離子液體中的一種或多種；所述溶液D中鋰鹽的濃度為1mol/L～3mol/L。

優(yōu)選地，步驟S2中所述溶液D的添加質(zhì)量占溶液E總質(zhì)量的50％～80％。

一種鋰金屬用阻燃凝膠電解質(zhì)，所述鋰金屬用阻燃凝膠電解質(zhì)由權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的鋰金屬用阻燃凝膠電解質(zhì)的制備方法制得。