[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。目前，凝胶聚合物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，包括凝胶基体及吸附于所述凝胶基体内的电解液，所述凝胶基体为掺杂有钛酸盐的聚丙烯腈，所述聚丙烯腈与所述钛酸盐的质量比为1:0.05~0.15，所述钛酸盐选自钛酸钡、钛酸锶、钛酸铅及钛酸钙中的至少一种，所述电解液由双乙二酸硼酸锂溶解在碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯中形成，所述凝胶基体与所述电解液的质量比为2:3~7:3。

在其中一个实施例中，所述聚丙烯腈的重均分子量为1万~30万。

在其中一个实施例中，所述凝胶基体为厚度为50μm~200μm的薄膜。

在其中一个实施例中，所述电解液中所述双乙二酸硼酸锂的摩尔浓度为0.5mol/L~1.5mol/L，所述碳酸乙烯酯与所述碳酸二乙酯的体积比为1:5~1:2。

一种凝胶聚合物电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

聚丙烯腈溶于有机溶剂中，搅拌均匀后加入钛酸盐，在30℃~50℃下搅拌均匀形成浆料，其中，所述聚丙烯腈与所述钛酸盐的质量比为1:0.05~0.15，所述钛酸盐选自钛酸钡、钛酸锶、钛酸铅及钛酸钙中的至少一种；

将得到的浆料涂覆成膜，进行干燥，得到凝胶基体；

将双乙二酸硼酸锂溶解到碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯中，形成电解液；及

将所述凝胶基体加入到所述电解液中浸泡5分钟~60分钟，使所述电解液吸附于所述凝胶基体内，得到凝胶聚合物电解质，其中，所述凝胶基体与所述电解液的质量比为2:3~7:3。

在其中一个实施例中，所述聚丙烯腈的重均分子量为1万~30万。

在其中一个实施例中，所述凝胶基体为厚度为50μm~200μm的薄膜。

在其中一个实施例中，所述电解液中双乙二酸硼酸锂的摩尔浓度为0.5mol/L~1.5mol/L，碳酸乙烯酯与碳酸二乙酯的体积比为1:5~1:2。

在其中一个实施例中，所述有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、乙腈及乙醇中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述浆料涂覆成膜的步骤具体为：将浆料均匀地涂在平板上，然后在温度为70℃~100℃，压强为0.01Mpa的条件下进行干燥。

上述凝胶聚合物电解质及其制备方法，通过钛酸盐改性提高了该凝胶聚合物电解质的电导率。

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，凝胶基体及吸附于凝胶基体内的电解液，凝胶基体为掺杂有钛酸盐的聚丙烯腈（PAN），聚丙烯腈与钛酸盐的质量比为1:0.05~0.15，钛酸盐选自钛酸钡（BaTiO₃）、钛酸锶（SrTiO₃）、钛酸铅（PbTiO₃）及钛酸钙（CaTiO₃）中的至少一种，电解液由双乙二酸硼酸锂（LiBOB）溶解在碳酸乙烯酯（EC）和碳酸二乙酯（DMC）中形成，凝胶基体与电解液的质量比为2:3~7:3。

优选的，聚丙烯腈的重均分子量为1万~30万。

优选的，凝胶基体为厚度为50μm~200μm的薄膜。

优选的，电解液中双乙二酸硼酸锂的摩尔浓度为0.5mol/L~1.5mol/L，所述碳酸乙烯酯与所述碳酸二乙酯的体积比为1:5~1:2。

上述凝胶聚合物电解质中，通过钛酸盐改性使得该凝胶聚合物电解质的电导率较高且使用该凝胶聚合物电解质的锂离子电池的比容量较高，钛酸盐粉末在聚合物基质中均匀分散,而聚合物分子链能相互缠绕形成三维网状结构将无机粒子包裹于其中。在吸收电解液后，能够形成了较好的导电网络，从而有利于电导率和比容量的提高。

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：