[发明专利]一种单离子聚合物电解质隔膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种单离子聚合物电解质隔膜的制备方法，采用水溶性单离子聚合物在聚乙烯醇溶液中成膜，乙醇作为凝固浴制备得到的单离子聚合物电解质隔膜，可有效提高锂离子的迁移数，同时离子电导率、稳定性及机械性能均较好。制备的单离子聚合物隔膜没有晶态区域存在，有效地提高了隔膜的孔隙率，同时也为锂离子提供了更加通畅的通道；隔膜孔隙率87.82％，吸液率到达88.46％；拉伸强度为8.42Mpa；加热到250℃不收缩，并且具有良好的柔韧性；热分解温度245℃，高于一般锂离子电池的工作温度；隔膜的电化学稳定窗口约4.4V，表明本发明实施例制备的PVA‑BAEE单离子聚合物电解质隔膜具有良好的电化学稳定性，满足锂离子电池对隔膜的电化学稳定性需求。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种单离子聚合物电解质隔膜的制备方法。

背景技术

聚合物电解质相对传统使用聚烯烃隔膜的锂离子电池来说，能够抑制锂枝晶的生长、减缓工作电极体积突变、提高电池安全性等优势。但是，聚合物电解质是阴阳离子同时导电，锂离子迁移数较低，同时离子电导率、稳定性及机械性能均较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种迁移数较高，同时离子电导率、稳定性及机械性能均较好的单离子聚合物电解质隔膜的制备方法。

与相关技术比较，本发明实施例采用的技术方案是，一种单离子聚合物电解质隔膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备1,2-二(2-氨基乙氧基)乙烷(BAEE)的单离子聚合物；

(2)取适量上述单离子聚合物于氢氧化锂的甲醇溶液中，加热搅拌得到锂化的单离子聚合物；

(3)取适量锂化单离子聚合物于脱气的聚乙烯醇(PVA)溶液中，加热搅拌后静置脱气成膜；

(4)成膜后将膜连同玻璃板一同放入到无水乙醇中，待其自然脱落后取出，除去表面的乙醇，干燥得到单离子聚合物电解质隔膜。

优选地，所述步骤(1)中，1,2-二(2-氨基乙氧基)乙烷(BAEE)的单离子聚合物的制备包括以下步骤：

(1-1)制备前驱体4,4′-二羧基双苯磺酰亚胺(CBSI)；取适量的对甲基苯磺酰胺及氢氧化锂溶于水中加热，搅拌完成后向其中分次加入对甲基苯磺酰氯，反应完成后降温调节pH值，静置过滤的滤液中加入浓盐酸生成沉淀，过滤取滤饼重结晶后在低温下静置，过滤干燥得到粗产物；将粗产物与氢氧化钾、高锰酸钾反应，反应完成后冷却过滤，取滤液加入浓盐酸搅拌后静置过滤洗涤，滤饼干燥后得到前驱体CBSI；

(1-2)合成单离子聚合物；取适量上述制备的前驱体CBSI、无水氯化锂于容器中，抽真空通入惰性气体后加入氮甲基吡咯烷酮(NMP)，升温溶解后依次加入1,2-二(2-氨基乙氧基)乙烷、亚磷酸三苯脂(TPP)、吡啶(Py)反应，反应完成后加入污水甲醇析出固体；用甲醇过滤洗涤得到滤饼干燥后得到单离子聚合物。

优选地，所述步骤(2)中，加热温度为35℃～45℃，搅拌时间为22h～25h；锂化的单离子聚合物经过滤干燥后加入无水甲醇中搅拌22h～25h，过滤取滤饼在 95℃～105℃干燥22h～25h，得到锂化的单离子聚合物。

优选地，所述步骤(3)中，加热温度为75℃～85℃，搅拌时间为6h～8h，静置脱气温度为55℃～65℃。

优选地，所述步骤(4)中，干燥温度为95℃～105℃，时间为22h～25h。