[发明专利]一种凝胶聚合物电解质隔膜及其制备方法和应用

摘要

本发明属于锂离子电池领域，具体公开了一种凝胶聚合物电解质隔膜及其制备方法和应用。本发明首先通过不同比例的甲基丙烯酸正丁酯单体、丙烯腈单体和苯乙烯单体进行乳液聚合得到共聚物。在超声波的条件下，将一定量的纳米粒子分散在溶剂一段时间，再将聚合物粉末溶解于该溶液中得到粘稠的凝胶，通过相转移法得到凝胶聚合物陶瓷隔膜。将隔膜浸泡在电解液中，即得到凝胶聚合物电解质。本发明的凝胶聚合物电解质安全性能高、吸收电解液的能力强、电化学稳定窗口高；组装成扣式电池后，经过150周的循环，仍能保持初始容量的93％。本发明制备工艺非常简单，原料便宜易得，提供了一种可以直接用于聚合物锂离子电池的凝胶电解质，便于工业化生产。

主权项

1.一种凝胶聚合物电解质隔膜的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)制备聚合物：在惰性保护气氛围下，将1～4％乳化剂加入到60～72％去离子水中搅拌溶解后，加入25～38％单体甲基丙烯酸正丁酯、丙烯腈和苯乙烯，同时将温度升高到55～65℃；加入0.1～0.4％引发剂，控制在20～50分钟加完引发剂，连续搅拌4～10小时后得到蛋清状乳液；将蛋清状乳液倒入质量分数为2～5％的Al2(SO4)3溶液中搅拌破乳，然后用去离子水和无水乙醇反复清洗，得到白色聚合物；再将白色聚合物真空干燥；所述百分比均为质量百分比，其中乳化剂、去离子水、单体和引发剂的质量百分比之和为100％；所述单体甲基丙烯酸正丁酯、丙烯腈和苯乙烯的质量比为1～4：1～2：1～8；(2)制备凝胶聚合物膜：将纳米粒子超声分散于89～95％的有机溶剂中，控制超声时间为20～40分钟，待分散均匀后加入4～10％的步骤(1)制得的白色聚合物，所述纳米粒子的质量为白色聚合物质量的0～20％，搅拌1～3h后得到粘稠液；将得到的粘稠溶液均匀涂布在支撑体的两面，再浸泡到去离子水中引发相转移，将得到的薄膜在常温下晾干，真空干燥，制备得到锂离子电池用凝胶聚合物膜；所述百分比均为质量百分比，其中有机溶剂、白色聚合物和纳米粒子的质量百分比之和为100％；所述支撑体为聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚丙烯‑乙烯‑丙烯三层复合膜中的一种；(3)制备凝胶聚合物电解质隔膜：在手套箱内，将步骤(2)制得的锂离子电池用凝胶聚合物膜在电解液中浸泡0.5～1小时后，得到锂离子电池用凝胶聚合物电解质隔膜。