[發明專利]一種單離子導電凝膠聚合物電解質膜制備方法

在審

• 申請號: 202211461147.1
• 申請日: 2022-11-21
• 公開（公告）號: CN115832420A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 張爐青;楊于潁;張涵淼;張亞彬;張書香
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;H01M10/058;H01M10/052;C08J5/22;C08L27/16
• 代理公司: 東臺金誠石專利代理事務所(特殊普通合伙) 32482
• 代理人: 蔡浩

本發明提供了一種單離子導電凝膠聚合物電解質膜制備方法，包括以下步驟：S1：向除水的N,N?二甲基甲酰胺溶液中加入P(VDF?co?MAF)和一定質量的硼酸，N2保護，磁力攪拌4小時后，再加入碳酸鋰和草酸，繼續攪拌4小時后，形成均勻溶液；向上述溶液中加入P(VDF?co?HFP)，繼續攪拌，形成均勻溶液；S2：用濕膜制膜器將步驟S2中所得的均勻漿料，均勻刮涂在干凈的玻璃板中，立即放入去離子水中浸泡24小時后，烘箱40℃烘干，本發明以P(VDF?co?MAF)為基體經過草酸化形成的單離子導電凝膠態聚合物電解質，通過交聯硼和草酸，形成硼為中心草酸化的單離子導電聚合物網絡，提高鋰離子遷移數，降低濃差極化，促進了鋰離子在界面均勻沉積，抑制循環過程中鋰枝晶的產生，提高了循環穩定性。

技術領域

本發明屬于電解質膜技術領域，涉及一種單離子導電凝膠聚合物電解質膜制備方法。

背景技術

隨著工業技術的不斷發展，不可再生資源日漸緊張，具有二次充放電功能的鋰電池贏得人們的廣泛關注，鋰電池由于具有體積小、能量密度高、無記憶效應，可隨時充放電，且對環境友好，無污染。因而廣泛應用于手機、電動汽車等領域。

聚合物鋰電池的核心技術就是高性能聚合物電解質膜的制備，聚合物電解質主要分為純固態聚合物電解質和凝膠態聚合物電解質。前者在室溫下電導率太低，無法滿足實際生產要求，凝膠態聚合物電解質是介于固體和液體之間得，類似于凝膠性質的一類聚合物電解質，具有較高的室溫離子電導率，基本可以滿足實際生產需求，但其機械強度較低，很難抑制枝晶生長，影響后續的使用性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種單離子導電凝膠聚合物電解質膜制備方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

本發明的目的可通過下列技術方案來實現：一種單離子導電凝膠聚合物電解質膜制備方法，包括以下步驟：

S1：向除水的N,N-二甲基甲酰胺溶液中加入P(VDF-co-MAF)和一定質量的硼酸，N2保護，磁力攪拌4小時后，再加入碳酸鋰和草酸，繼續攪拌4小時后，形成均勻溶液；向上述溶液中加入P(VDF-co-HFP)，繼續攪拌，形成均勻溶液；

S2：用濕膜制膜器將步驟S2中所得的均勻漿料，均勻刮涂在干凈的玻璃板中，立即放入去離子水中浸泡24小時后，烘箱40℃烘干，得到聚合物電解質膜；

S3：將所制備的聚合物電解質膜浸泡在電解液中，即可得到凝膠態聚合物電解質膜，對應不同比例分別為M0、M10、M20、M30、M40、M45；

S4：將所制備的聚合物電解質膜浸泡在電解液中，即可得到凝膠態聚合物電解質膜；

其中：電解液配制：1M二氟草酸硼酸鋰/EC:DMC，其中EC:DMC體積比為為＝1：1。

在上述的一種單離子導電凝膠聚合物電解質膜制備方法中，所述步驟S3中，M0、M10、M20、M30、M40、M45的數字為P(VDF-co-MAF)在P(VDF-co-MAF)和P(VDF-co-HFP)中所占的質量比。

與現有技術相比，本發明一種單離子導電凝膠聚合物電解質膜制備方法的優點為：以P(VDF-co-MAF)為基體經過草酸化形成的單離子導電凝膠態聚合物電解質，通過交聯硼和草酸，形成硼為中心草酸化的單離子導電聚合物網絡，能顯著提高鋰離子遷移數，降低濃差極化，促進了鋰離子在界面均勻沉積，抑制循環過程中鋰枝晶的產生，提高了循環穩定性。并且通過共混P(VDF-co-HFP)，在不改變離子電導率的情況下，還可以顯著提高電解質膜的機械強度。相較于之前的以P(VDF-co-MAF)為基體的單離子導電凝膠態聚合物電解質，該聚合物的電導率提升了一個數量級，并且應變也有顯著增加，更能滿足實際生產的需要。

附圖說明

圖1是本發明LiP(VDF-co-MAF)B草酸化的單離子導電凝膠聚合物電解質膜合成圖。