[发明专利]基于聚乙烯基苯磺酸锂-柠檬酸碳点固态电解质的制备与应用

说明书

本发明涉及一种基于聚乙烯基苯磺酸锂‑柠檬酸碳点的固态电解质，其特征在于：包括高分子聚合物、聚乙烯基苯磺酸锂‑柠檬酸碳点，所述高分子聚合物选自聚氧乙烯或聚碳酸丙烯酯中的一种。

技术领域

本发明涉及一种聚合物电解质及制备方法,特别涉及一种聚乙烯基苯磺酸锂-柠檬酸碳点固态电解质的制备方法。

背景技术

固态电解质在全固态锂金属电池中起到重要作用，由于其能有效地替代传统液态点解质并抑制锂枝晶受到人们的关注。然而传统固态电解质的离子电导率过低，锂离子迁移数过低等性能限制了其在电池领域的应用。

为了提高固态电解质的锂离子迁移数和离子电导率，本发明提出制备聚乙烯基苯磺酸锂-柠檬酸碳点固态电解质，达到制备高锂离子迁移数和离子电导率固态电解质的目的。

发明内容

本发明旨在通过提供一种聚乙烯基苯磺酸锂-柠檬酸碳点固态电解质的制备方法，可有效地提高固态电解质的离子电导率和锂离子迁移率。本发明通过以下方案实现：

一种基于聚乙烯基苯磺酸锂-柠檬酸碳点的固态电解质，包括高分子聚合物、聚乙烯基苯磺酸锂-柠檬酸碳点，所述高分子聚合物选自聚氧乙烯或聚碳酸丙烯酯中的一种。

而且，聚乙烯基苯磺酸锂-柠檬酸碳点碳点的平均直径为1.8～4.2nm,聚乙烯基苯磺酸锂-柠檬酸碳点与高分子聚合物的质量比为3:10～6:10。

而且，聚乙烯基苯磺酸锂-柠檬酸碳点的制备方法包括以下步骤，

1)将聚乙烯基苯磺酸锂(5～10份)与柠檬酸(5份)分别加入烧杯中，并加入去离子水进行溶解，随后将混合溶液加入圆底烧瓶中，用旋转蒸发仪除去水；

2)然后将剩余的固体置于气氛马弗炉中，在200～400摄氏度氮气气氛条件下加热2～4小时，随后自然冷缺得到干燥的聚乙烯基苯磺酸锂-柠檬酸碳点。

而且，聚乙烯基苯磺酸锂-柠檬酸碳点固态电解质的制备方法包括以下步骤，

将已经制备的碳点粉末(3～6份)与高分子聚合物粉末(10份)溶于有机溶液，加热搅拌至少12小时后浇注于模具中,经真空干燥(温度为60～150摄氏度)得到聚乙烯基苯磺酸锂-柠檬酸碳点固态电解质。

本发明方便易行，通过这种方法制备出聚乙烯基苯磺酸锂-柠檬酸碳点固态电解质，由于反应温度高于柠檬酸的分解温度而低于聚乙烯基苯磺酸锂的分解温度，制备出的碳点有效地保留了聚乙烯基苯磺酸锂的磺酸基结构，同时构造出柠檬酸碳化后的碳点骨架结构。所制备的碳点兼具磺酸基对电子的高离域以及碳点的大尺寸特性。在电化学反应过程中，锂离子能较好地解离，同时碳点阴离子由于尺寸效应难以移动。从而获得兼具高离子电导率和锂离子迁移数性能的固态电解质。

附图说明

图1为聚乙烯基苯磺酸锂-柠檬酸碳点固态电解质与双三氟甲基磺酰亚胺锂固态电解质随温度变化的离子电导率。

图2为采用聚乙烯基苯磺酸锂-柠檬酸碳点固态电解质制备的锂/锂对称电池的极化曲线。

图3为采用双三氟甲基磺酰亚胺锂固态电解质制备的锂/锂对称电池的极化曲线。

具体实施方式

制备锂化碳量子点

1)将聚乙烯基苯磺酸锂2g与柠檬酸1g分别加入烧杯中，并加入去40ml离子水进行溶解，随后将混合溶液加入圆底烧瓶中，用旋转蒸发仪除去水；

2)然后将剩余的固体置于气氛马弗炉中，在200摄氏度氮气气氛条件下加热2小时，随后自然冷缺得到干燥的聚乙烯基苯磺酸锂-柠檬酸碳点。

实施例1