[发明专利]凝胶聚合物电解质及其制备方法、电化学电源及其应用

说明书

技术领域

本发明属于电化学电源技术领域，具体涉及一种凝胶聚合物电解质及其制备方法、电化学电源及其应用。

背景技术

锂离子电池由于具有体积小、重量轻、高容量、无记忆效应等优点，因而被广泛应用于手机、移动电话、军事以及电动汽车等领域。

锂离子电池电解液分为有机液体电解液和聚合物电解质。目前广泛使用的液体电解质的优点是电导率高，但是由于含有易燃、易挥发的有机溶剂，其在充放电过程中释放出可燃气体，特别是在某些非常规工作条件下（如大功率充放电、过充过放等）产生大量热会加速气体的产生，导致电池内压增高，气体泄漏，甚至起火爆炸，因而存在严重的安全隐患。

目前，为了克服有机液体电解液的上述缺陷，本领域开发出固态凝胶聚合物电解质。该固态聚合物电解质因具有安全、无泄漏、漏电流小、可任意形状化等优点而被研究者们所重视和应用。但是固态聚合物电解质室温下电导率较低(10^-5~10^-4s/cm)，不能满足锂离子电池大电流充放电的特性，导致其应用受到限制。

为了克服固态聚合物电解质电导率低的缺陷，当前出现了凝胶聚合物电解质，该凝胶聚合物电解质具有液态电解质和固态电解质的优点，能改善固态聚合物电解质的导电性能和提高液体电解质的安全性能。但是凝胶聚合物电解质存在一严重缺陷是其机械强度低，因此，制约了该凝胶聚合物电解质的产业化生产，导致现有凝胶聚合物电解质的生产成本高。目前主要通过共聚、接枝生成交联共聚物、掺杂纳米金属氧化物等手段能够在一定程度上提高聚合物电解质的机械强度。但是，效果并不是很理想，电池成品率不高。另外，现有的凝胶聚合物电解质对导电性能改善有限，不能很好的满足市场对锂电池日益扩大的需求和应用范围。

发明内容

本发明实施例的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种机械强度和导电率高的凝胶聚合物电解质及其制备方法。

本发明实施例的另一目的在于提供一种包括凝胶聚合物电解质的电化学电源及其应用。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种凝胶聚合物电解质，含有N-甲氧基乙基哌啶类低温熔盐、锂盐、聚醋酸乙烯酯、介孔分子筛SBA-15组分；其中，N-甲氧基乙基哌啶类低温熔盐、锂盐、聚醋酸乙烯酯、介孔分子筛SBA-15的质量比为(0.5~1.5)：(0.1~0.3)：1：(0.1~0.2)。

以及，上述凝胶聚合物电解质的制备方法，包括如下步骤：

获取介孔分子筛SBA-15；

将N-甲氧基乙基哌啶类低温熔盐、锂盐、聚醋酸乙烯酯和有机溶剂混合搅拌溶解，得到第一混合液；

将所述介孔分子筛SBA-15加入所述第一混合液中，超声处理，得到第二混合液；

将所述第二混合液浇铸成膜，干燥处理，得到所述凝胶聚合物电解质；

其中，所述N-甲氧基乙基哌啶类低温熔盐、锂盐、有机溶剂、聚醋酸乙烯酯和介孔分子筛SBA-15的质量比为(0.5~1.5)：(0.1~0.3)：(1~3)：1：(0.1~0.2)。

以及，一种电化学电源，所述电化学电源包括上述的凝胶聚合物电解质。

以及，上述电化学电源在移动终端产品、电动汽车、电网、通信设备、电动工具或/和灯具中的应用。

上述凝胶聚合物电解质以聚醋酸乙烯酯基体，以介孔分子筛SBA-15为填料，以N-甲氧基乙基哌啶类低温熔盐为增塑剂，并通过N-甲氧基乙基哌啶类低温熔盐、锂盐、聚醋酸乙烯酯、介孔分子筛SBA-15之间的协同作用，使得上述凝胶聚合物电解质导电率高，机械性能好，同时还使得该凝胶聚合物电解质化学性能稳定，安全性高。

上述凝胶聚合物电解质的制备方法只需将N-甲氧基乙基哌啶类低温熔盐、锂盐、有机溶剂、介孔分子筛SBA-15和聚醋酸乙烯酯按要求配制成浆料，然后浇铸成膜，干燥处理即可，其工艺简单，技术成熟，成品率和效率高，有效降低了生产成本。

上述电化学电源由于采用上述方法制备的凝胶聚合物电解质，由于该凝胶聚合物电解质具有高的导电率，从而有效提高了电化学的电源电化学性能，如放电比容量和充放电效率。该凝胶聚合物电解质具有的高机械性能和低生产成本，有效提高了该电化学电源的成品率，降低了电化学电源的生产成本，从而使得该电化学电源能实现产业化生产。