Pvdf凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明將PVDF膜浸泡于咪唑類離子液體和含鋰化合物組成的電解液中，制備得到了PVDF凝膠聚合物電解質(zhì)；所述PVDF膜的孔徑為200nm～600nm。本發(fā)明采用的PVDF膜具有較大的孔徑，其吸收率較大，有利于電導(dǎo)率的提高；同時(shí)離子液體的加入，由于其不易揮發(fā)，使得制備的PVDF凝膠聚合物電解質(zhì)具有良好的熱穩(wěn)定性，完全能夠滿足鋰離子電池對(duì)隔膜熱穩(wěn)定性的要求。本發(fā)明采用的浸泡的方法過程簡(jiǎn)單，隔膜吸收離子液體速率較快，制備過程方便快速，得到的PVDF凝膠聚合物電解質(zhì)具有較寬的電化學(xué)窗口。同時(shí)，本發(fā)明采用Ag2O將合成離子液體的中間產(chǎn)物氫鹵酸直接反應(yīng)掉，使得離子液體的產(chǎn)率提高到90%以上。
【專利說(shuō)明】PVDF凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及凝膠電解質(zhì)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種PVDF凝膠聚合物電解質(zhì)及其制 備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電子儀器、設(shè)備迅速向便攜式、微型化發(fā)展，這就要求電池、 電容器等化學(xué)電源不僅要具有高能量密度、較長(zhǎng)的循環(huán)壽命、安全無(wú)泄漏和低污染等優(yōu)點(diǎn)， 還需要具有超薄的特性，甚至還需要具有良好的機(jī)械加工性能，可制成卷曲的電池。凝膠聚 合物電解質(zhì)由于質(zhì)量較輕，具有良好的彈性和機(jī)械加工性能，可制成很薄的膜，為電池、電 容器向超薄型發(fā)展提供了有利條件。
[0003] 凝膠聚合物電解質(zhì)由聚合物和液體電解質(zhì)組成，其不僅保留了聚合物良好的機(jī)械 加工性能，還具有液體電解質(zhì)的高離子電導(dǎo)率，既能充當(dāng)電解質(zhì)，又能起到隔膜的作用，具 有良好的應(yīng)用前景。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，用于制備凝膠聚合物電解質(zhì)的聚合物一般有聚醚類、聚丙烯腈類、聚 甲基丙烯酸酯類和聚偏氟乙烯類化合物，其中，應(yīng)用最為廣泛的是聚偏氟乙烯類(聚PVDF) 材料，其具有良好的機(jī)械加工性能，但是由于結(jié)構(gòu)規(guī)整，易于結(jié)晶，影響了其導(dǎo)電性，為了提 高聚PVDF的導(dǎo)電性能，現(xiàn)有技術(shù)一般在聚PVDF材料中添加增塑劑，通過將聚合物溶解在溶 劑中，然后加入增塑劑和鋰鹽形成混合物，再通過澆注或延流等方法涂膜，最后使溶劑揮發(fā) 制備得到凝膠聚合物電解質(zhì)。但是，增塑劑的加入，雖然使聚PVDF材料的導(dǎo)電性能得以提 高，卻降低了其機(jī)械加工性能，并且此類方法制備的凝膠聚合物電解質(zhì)，容易使電解質(zhì)中含 有大量不利于導(dǎo)電的溶劑，影響了電解質(zhì)的導(dǎo)電率，而且溶劑揮發(fā)過程復(fù)雜易產(chǎn)生有害氣 體；還有將聚PVDF材料與堿金屬鹽反應(yīng)形成絡(luò)合物以提高其導(dǎo)電率的方法，但是這種方法 并不能較大程度的提高其電導(dǎo)率，反而制備的絡(luò)合物由于熱穩(wěn)定性不足，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的存 放，會(huì)出現(xiàn)液相的偏析，在電解質(zhì)膜的表層形成富液相，導(dǎo)致電解質(zhì)的電導(dǎo)率下降。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種PVDF凝膠聚合物電解質(zhì)及其 制備方法，制備的PVDF凝膠聚合物電解質(zhì)具有較高的導(dǎo)電性能。
[0006] 本發(fā)明提供了一種PVDF凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，包括：
[0007] 將PVDF膜浸泡于咪唑類離子液體和含鋰化合物組成的電解液中，得到PVDF凝膠 聚合物電解質(zhì)；所述PVDF膜的孔徑為200nm?600nm。
[0008] 優(yōu)選的，所述PVDF膜按照以下方法制備：
[0009] 將聚偏氟乙烯、氯化鋰和丙酮混合于有機(jī)溶劑中配制成鑄膜液，然后將所述鑄膜 液涂覆于支撐材料表面，再將涂覆了鑄膜液的支撐材料浸漬于凝固浴中，得到PVDF膜。
[0010] 優(yōu)選的，所述鑄膜液中，氯化鋰的濃度為〇. Olg/rnL?0. 08g/mL。
[0011] 優(yōu)選的，所述有機(jī)溶劑為二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亞颯和N-甲基吡 咯烷酮中的任意一種或幾種。
[0012] 優(yōu)選的，所述咪唑類離子液體按照以下方法制備：
[0013] A)將陰離子為鹵素離子的咪唑類季銨鹽與六氟磷酸混合，反應(yīng)，得到陰離子為六 氟磷酸根的咪唑類季銨鹽與氫鹵酸的混合物；
[0014] B)將步驟A)制備的陰離子為六氟磷酸根的咪唑類季銨鹽與氫鹵酸的混合物與氧 化銀混合，反應(yīng)，除去沉淀，得到陰離子為六氟磷酸根的咪唑類離子液體。
[0015] 優(yōu)選的，所述咪唑類離子液體具有式（I )所示的結(jié)構(gòu)：
[0016]

【權(quán)利要求】
1. 一種PVDF凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，包括： 將PVDF膜浸泡于咪唑類離子液體和含鋰化合物組成的電解液中，得到PVDF凝膠聚合 物電解質(zhì)；所述PVDF膜的孔徑為200nm?600nm。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述PVDF膜按照以下方法制備： 將聚偏氟乙烯、氯化鋰和丙酮混合于有機(jī)溶劑中配制成鑄膜液，然后將所述鑄膜液涂 覆于支撐材料表面，再將涂覆了鑄膜液的支撐材料浸漬于凝固浴中，得到PVDF膜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述鑄膜液中，氯化鋰的濃度為0. Olg/ mL ?0. 08g/mL。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑為二甲基甲酰胺、二甲基乙 酰胺、二甲基亞颯和N-甲基吡咯烷酮中的任意一種或幾種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述咪唑類離子液體按照以下方法制備： A) 將陰離子為鹵素離子的咪唑類季銨鹽與六氟磷酸混合，反應(yīng)，得到陰離子為六氟磷 酸根的咪唑類季銨鹽與氫鹵酸的混合物； B) 將步驟A)制備的陰離子為六氟磷酸根的咪唑類季銨鹽與氫鹵酸的混合物與氧化銀 混合，反應(yīng)，除去沉淀，得到陰離子為六氟磷酸根的咪唑類離子液體。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述咪唑類離子液體具有式（I )所示的 結(jié)構(gòu)：
其中，R為C1?C10的烷基或- (CH2-CH2-〇)n-CH3, η為1?5的整數(shù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述咪唑類離子液體和含鋰化合物組成 的電解液中，含Li+的濃度為0· 3mol/L?2mol/L。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述浸泡的溫度為20°C?25°C，所述浸泡 的時(shí)間為2h?4h。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述含鋰化合物選自高氯酸鋰、六氟磷酸 鋰、四氟硼酸鋰、硫氰酸鋰中的任意一種或幾種。
10. -種按照權(quán)利要求1?9任意一項(xiàng)所述的方法制備的PVDF凝膠聚合物電解質(zhì)。
【文檔編號(hào)】C08J9/28GK104098785SQ201310117652
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2013年4月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月7日
【發(fā)明者】齊力, 趙艷青, 王宏宇 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所