[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。

聚偏氟乙烯（PVDF）体系中，由于C-F是很强吸电子基团，PVDF基聚合物电解质具有较强的抗氧化能力，而且，其介电常数高，有助于锂盐的解离和载流子浓度的提高。但是，PVDF结构对称性高，易形成结晶结构，对电解液保持能力较差，使电解质的电导率较低。

发明内容

基于此，有必要提供一种电导率较高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：

六氟合砷酸锂；

聚偏氟乙烯；

增塑剂，由碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯混合形成；及

金属粉末，选自锰粉、钴粉及镍粉中的至少一种；

其中，所述聚偏氟乙烯为基质，所述六氟合砷酸锂、所述增塑剂及所述金属粉末分散在所述聚偏氟乙烯中，所述凝胶聚合物电解质中所述聚偏氟乙烯的质量百分比为10%-50%，所述六氟合砷酸锂与所述增塑剂的质量比为1:6~1:10，所述六氟合砷酸锂与所述金属粉末的质量比为1:0.001~1:0.05。

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1:1~1:1.3。

在其中一个实施例中，所述金属粉末的粒径为1nm~1000nm。

一种凝胶聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：

将金属粉末超声分散于由六氟合砷酸锂与增塑剂组成的混合物中形成第一混合液，其中，所述六氟合砷酸锂与所述增塑剂的质量比为1:6~1:10，所述六氟合砷酸锂与所述金属粉末的质量比为1:0.001~1:0.05，所述金属粉末选自锰粉、钴粉及镍粉中的至少一种；

将聚偏氟乙烯溶于甲基吡咯烷酮中形成第二混合液；及

将所述第一混合液加入第二混合液中搅拌均匀后除去甲基吡咯烷酮得到凝胶聚合物电解质，所述凝胶聚合物电解质中所述聚偏氟乙烯的质量百分比为10%-50%。

在其中一个实施例中，将所述第一混合液加入所述第二混合液中搅拌均匀后浇铸在玻璃板上，然后在60℃~120℃、0.01MPa~0.01×10^-4MPa真空下干燥以除去甲基吡咯烷酮。

在其中一个实施例中，所述第二混合液中所述聚偏氟乙烯的浓度为0.667g/mL~1g/mL。

在其中一个实施例中，所述金属粉末的粒径为1nm~1000nm。

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1:1~1:1.3。

上述凝胶聚合物电解质中，锰、钴、镍能与PVDF中的F及LiASF₆中的ASF₆^-发生相互作用，从而使得锂离子与他们的相互作用减弱而成为自由的锂离子，由于自由锂离子的增加，从而大幅度提高凝胶聚合物电解质电导率。

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。

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，包括聚偏氟乙烯（PVDF）、六氟合砷酸锂（LiAsF₆）、增塑剂及金属粉末。其中，增塑剂由碳酸乙烯酯（EC）和碳酸二甲酯（DMC）混合形成；金属粉末选自锰、钴及镍中的至少一种；聚偏氟乙烯为基质，六氟合砷酸锂、增塑剂及金属粉末分散在所述聚偏氟乙烯中，凝胶聚合物电解质中聚偏氟乙烯的质量百分比为10%-50%，六氟合砷酸锂与增塑剂的质量比为1:6~1:10，六氟合砷酸锂与金属粉末的质量比为1:0.001~1:0.05。

优选的，LiASF₆与金属的质量比为1:0.01~1:0.04。

优选的，碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的体积比为1∶1~1:1.3。

优选的，金属粉末的粒径为1nm~1000nm。