[发明专利]凝胶聚合物电解质及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种凝胶聚合物电解质及其制备方法。

背景技术

凝胶聚合物电解质锂离子电池因具有安全、无泄漏、漏电流小等优点而被研究者们所重视。凝胶聚合物电解质是一种新型的功能高分子材料，可同时作为隔膜和电解质材料，可使电池薄形化，从而提高电池造型设计的灵活性。

聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）体系甲基丙烯酸单元中的羰基与碳酸酯类增塑剂中的氧能发生较强的相互作用，因此能够吸收大量的液体电解质溶液，并表现出与锂电极较好的界面稳定性，适合做电解质基质材料，双氰基胺锂因为熔点低、导电性非常高，是最有希望适用于北方低温环境的锂盐之一，然而，含双氰基胺锂的PMMA基凝胶聚合物电解质在制备的过程中不可避免的会含有杂质（水），双氰基胺根容易水解，致使使用双氰基胺锂的PMMA基凝胶聚合物电解质作电解液的双电层电容器的稳定性降低。

发明内容

基于此，有必要提供一种能避免双氰基胺根水解的凝胶聚合物电解质及其制备方法。

一种凝胶聚合物电解质，包括聚甲基丙烯酸甲酯及吸附在所述聚甲基丙烯酸甲酯内的电解液及无水氯化物，其中，所述凝胶聚合物电解质中所述聚甲基丙烯酸甲酯的质量百分含量为10%~25%，所述电解液的质量百分含量为70%~85%，所述无水氯化物的质量百分含量为0.1%~5%，所述电解液包括双氰基胺锂及增塑剂，所述双氰基胺锂与所述增塑剂的质量比为1:7~1:9，所述增塑剂由碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯混合形成，所述无水氯化物选自无水氯化镁及无水氯化钙中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述无水氯化物的质量百分含量为2%~5%。

在其中一个实施例中，所述碳酸乙烯酯和所述碳酸二甲酯的体积比为1:1.5～1:3。

一种凝胶聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：

将无水氯化物超声分散在电解液中形成混合液，所述电解液包括双氰基胺锂及增塑剂，所述双氰基胺锂与所述增塑剂的质量比为1:8，所述增塑剂由碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯混合形成，所述无水氯化物与所述电解液的质量比为1:850~1:14，所述无水氯化物选自无水氯化镁及无水氯化钙中的至少一种；及

将聚甲基丙烯酸甲酯微孔膜浸入所述混合液中吸附所述混合液得到凝胶聚合物电解质，所述聚甲基丙烯酸甲酯微孔膜与所述电解液的质量比为1:8.5~5：14。

在其中一个实施例中，所述无水氯化物与所述电解液的质量比为2:85~1:14。

在其中一个实施例中，所述超声分散的时间为5分钟~30分钟。

在其中一个实施例中，所述碳酸乙烯酯和所述碳酸二甲酯的体积比为1:1.5～1:3。

上述凝胶聚合物电解质中，通过加入无水氯化物，无水氯化镁或无水氯化钙能吸附游离的水分子，从而抑制双氰基胺根的水解，从而使用上述凝胶聚合物电解质的双层电容器的稳定性较好。

附图说明

图1为一实施方式的凝胶聚合物电解质的制备方法的流程图；

图2为使用实施例1制备的凝胶聚合物电解质的双层电容器与使用对比例中制备的凝胶聚合物电解质的双层电容器的比电容与循环次数的关系图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对凝胶聚合物电解质及其制备方法进一步阐明。

一实施方式的凝胶聚合物电解质，包括聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、吸附在聚甲基丙烯酸甲酯内的电解液及无水氯化物。

凝胶聚合物电解质中聚甲基丙烯酸甲酯的质量百分含量为10%~25%。优选的，聚甲基丙烯酸甲酯为聚甲基丙烯酸甲酯微孔膜。

凝胶聚合物电解质中电解液的质量百分含量为70%~85%。电解液包括双氰基胺锂（LiN(CN)₂）及增塑剂。双氰基胺锂与增塑剂的质量比为1:7~1:9。增塑剂由碳酸乙烯酯（EC）和碳酸二甲酯（DMC）混合形成。优选的，碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的体积比为1∶1.5～1:3。

凝胶聚合物电解质中无水氯化物的质量百分含量为0.1%~5%，优选为2%~5%。无水氯化物选自无水氯化镁及无水氯化钙中的至少一种

上述凝胶聚合物电解质中，通过加入无水氯化物，无水氯化镁或无水氯化钙能吸附游离的水分子，从而抑制双氰基胺根的水解。

请参阅图1，上述凝胶聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：