[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。

PMMA体系由于甲基丙烯酸甲酯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；LiPF₆因为较高的电导率，是最常用的锂盐之一。然而，在电化学循环过程中，六氟膦酸根容易水解生成酸，而酸会腐蚀作为集流体的铝箔，致使使用LiPF₆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腐蚀铝箔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分散在所述聚甲基丙烯酸甲酯中的六氟磷酸锂、增塑剂及烷基硅烷，其中，所述增塑剂由碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯混合形成，所述聚甲基丙烯酸甲酯、所述六氟磷酸锂及所述增塑剂的质量比为1:(0.7～1):(3～8)，所述六氟磷酸锂与所述烷基硅烷的摩尔比为1:0.001~1:0.05。

在其中一个实施例中，所述烷基硅烷选自甲基三乙基硅烷及三甲基丁基硅烷中的一种。

在其中一个实施例中，所述碳酸丙烯酯和所述碳酸二甲酯的体积比为1∶1～1:2。

在其中一个实施例中，所述六氟磷酸锂与所述烷基硅烷的摩尔比为1:0.02~1:0.05。

一种凝胶聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：

将聚甲基丙烯酸甲酯、六氟磷酸锂、增塑剂及烷基硅烷溶于溶剂中并搅拌均匀形成混合液，其中，所述增塑剂由碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯混合形成，所述聚甲基丙烯酸甲酯、所述六氟磷酸锂及所述增塑剂的质量比为1:(0.7～1):(3～8)，所述六氟磷酸锂与所述烷基硅烷的摩尔比为1:0.001~1:0.05；及

除去所述混合液中的所述溶剂得到凝胶聚合物电解质。。

在其中一个实施例中，所述烷基硅烷选自甲基三乙基硅烷及三甲基丁基硅烷中的一种。

在其中一个实施例中，将所述混合液浇铸在玻璃板上，然后在60℃~90℃、0.01MPa真空下干燥以除去所述溶剂。

在其中一个实施例中，所述溶剂为甲基吡咯烷酮或丙酮。

在其中一个实施例中，所述碳酸丙烯酯和所述碳酸二甲酯的体积比为1:1～1:2。

在其中一个实施例中，所述六氟磷酸锂与所述烷基硅烷的摩尔比为1：0.02～1:0.05。

上述凝胶聚合物电解质中，在电化学循环过程中，六氟膦酸根容易水解生成酸（H⁺），通过加入烷基硅烷，烷基硅烷能够与H⁺发生键合，从而去除电解液中游离的H⁺，避免腐蚀双层电容器的铝箔，能大大提高使用上述凝胶聚合物电解质的双层电容器的稳定性。

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）、六氟磷酸锂（LiPF₆）、增塑剂及烷基硅烷。聚甲基丙烯酸甲酯为基质，六氟磷酸锂、增塑剂及烷基硅烷分散在所述据甲基丙烯酸甲酯中。其中，增塑剂由碳酸丙烯酯（PC）和碳酸二甲酯（DMC）混合形成。聚甲基丙烯酸甲酯、六氟磷酸锂及增塑剂的质量比为1:(0.7～1):(3～8)，六氟磷酸锂与烷基硅烷的摩尔比为1:0.001~1:0.05。

优选的，碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯的体积比为1∶1～1:2。

优选的，烷基硅烷选自甲基三乙基硅烷及三甲基丁基硅烷中的至少一种。

优选的，LiPF₆与烷基硅烷的摩尔比为1:0.02~1:0.05。