凝膠聚合物電解質(zhì)用聚合物及其制備方法和凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種凝膠聚合物電解質(zhì)用聚合物及其制備 方法，以及使用該聚合物的凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在可充放電的電池中，鋰離子電池作為一種新型化學(xué)電源，具有高比能量、高電 壓、體積小、重量輕、循環(huán)壽命長(zhǎng)、無(wú)記憶、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，比其它可充放電的電池有更廣 泛的應(yīng)用。近年來(lái)，其也是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)（HE V )、插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)（P HE V )、純 電動(dòng)汽車(chē)（EV)及小型智能電網(wǎng)的理想儲(chǔ)能設(shè)備之一。
[0003] 液態(tài)鋰離子電池由于含對(duì)水分敏感、易燃、易引起爆炸的有機(jī)電解液而使其應(yīng)用 的安全性問(wèn)題受到質(zhì)疑。然而固態(tài)鋰離子電池的電導(dǎo)率偏低，遠(yuǎn)未達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的水平，制 約著鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。在液態(tài)鋰離子電池和固態(tài)鋰離子電池過(guò)渡態(tài)上逐漸發(fā) 展起來(lái)的一種新型鋰離子電池一凝膠聚合物鋰離子電池。凝膠聚合物電解質(zhì)（GPE)是使 用聚合物基體將液體有機(jī)溶劑轉(zhuǎn)化為凝膠，能有效地避免電池產(chǎn)生氣脹漏液、爆炸起火等 事故，使得聚合物鋰離子電池不僅比傳統(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池具有更高的安全性，而 且比固態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池具有更高的電導(dǎo)率，且其在形狀上可以靈活多變，既可以保證 電池內(nèi)部的充分接觸，又可以大大提高電池造型設(shè)計(jì)的靈活性，增強(qiáng)美觀性。因此凝膠聚合 物電解質(zhì)一直以來(lái)被科研工作者深入探究，關(guān)于在安全性要求較高的電動(dòng)車(chē)、電動(dòng)工具、軍 事和航天器等領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0004] 傳統(tǒng)方法制得的凝膠聚合物電解質(zhì)薄膜在室溫下的離子導(dǎo)電率雖然達(dá)到 2. sgxu^s.cnT1，但其界面穩(wěn)定性不好，在室溫下，不能同時(shí)滿(mǎn)足離子電導(dǎo)率、與金屬鋰的 界面穩(wěn)定性及電化學(xué)窗口等性能需要，這些問(wèn)題直接制約著GPE的進(jìn)一步應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于此，有必要提供一種能夠有效地改善凝膠聚合物電解質(zhì)的性能的聚合物及其 制備方法，以及使用該聚合物的凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法。
[0006] -種凝膠聚合物電解質(zhì)用聚合物，具有如下結(jié)構(gòu)式：
[0007]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種凝膠聚合物電解質(zhì)用聚合物，其特征在于，具有如下結(jié)構(gòu)式：
其中，8000Sn< 12000。
2. -種凝膠聚合物電解質(zhì)用聚合物的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 在保護(hù)氣體的氣氛及攪拌的條件下，將1?3重量份的乳化劑加入到60?72重量份 的去離子水中溶解，接著加入丙烯酸丁酯單體、苯乙烯單體、甲基丙烯酸甲酯單體和丙烯腈 單體，升溫至50?65°C攪拌保溫反應(yīng)0. 3?0. 5小時(shí)，在50?65°C保溫的條件下，加入 0. 1?0. 5重量份的引發(fā)劑，攪拌保溫反應(yīng)5?8小時(shí)，得到聚合物乳液，其中，所述丙烯酸 丁酯單體、苯乙烯單體、甲基丙烯酸甲酯單體和丙烯腈單體的總重量份為25?38份；及 將所述聚合物乳液加入破乳液中攪拌破乳，經(jīng)抽濾、洗滌及干燥，得到凝膠聚合物電解 質(zhì)用聚合物，所述凝膠聚合物電解質(zhì)用聚合物具有如下結(jié)構(gòu)式：
其中，8000Sn< 12000。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的凝膠聚合物電解質(zhì)用聚合物的制備方法，其特征在于，所述 乳化劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基硫酸銨或十二烷基硫酸鉀；所述引發(fā)劑為過(guò)硫酸鈉、過(guò) 硫酸鉀或過(guò)硫酸銨；所述引發(fā)劑的加入方式為滴加，且滴加的速率為1?2滴/秒。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的凝膠聚合物電解質(zhì)用聚合物的制備方法，其特征在于，所述 丙烯酸丁酯單體、苯乙烯單體、甲基丙烯酸甲酯單體和丙烯腈單體的質(zhì)量比為1?2:1? 2:1 ?4:1 ?4。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的凝膠聚合物電解質(zhì)用聚合物的制備方法，其特征在于，所述 破乳液為質(zhì)量百分濃度為2%?5%的硫酸鋁的水溶液；且所述硫酸鋁的水溶液的體積為所 述聚合物乳液的體積的1?2倍。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的凝膠聚合物電解質(zhì)用聚合物的制備方法，其特征在于，所述 洗滌的步驟為：將抽濾得到的濾渣依次使用30?45°C的去離子水、常溫下的無(wú)水乙醇和去 離子水洗滌，得到洗滌產(chǎn)物； 所述干燥的步驟為：將所述洗滌產(chǎn)物在40?50°C下干燥2?3小時(shí)，然后在55?60°C下真空干燥12?24小時(shí)。
7. -種凝膠聚合物電解質(zhì)，其特征在于，包括凝膠聚合膜及吸附在所述凝膠聚合物膜 上的電解液，所述凝膠聚合物膜的材料為具有如下結(jié)構(gòu)式的聚合物：
其中，8000Sn< 12000。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的凝膠聚合物電解質(zhì)，其特征在于，所述凝膠聚合物膜的厚度 為70?100微米；所述電解液的溶質(zhì)為L(zhǎng)iPF6、LiBF4、LiN(S02CF3)2或LiN(S02F)2 ;所述電 解液的溶劑為碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯及乙腈中的至少一種。
9. 一種凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 按照權(quán)利要求2制備凝膠聚合物電解質(zhì)用聚合物，所述凝膠聚合物用聚合物具有如下 結(jié)構(gòu)式：
其中，8000彡n彡12000 ; 在30?75°C下，將2?12重量份的所述凝膠聚合物電解質(zhì)用聚合物攪拌溶解于88? 98重量份的溶劑中，得到粘稠溶液； 提供支撐體，將所述粘稠溶液涂布在所述支撐體上，干燥后得到凝膠聚合物膜；及 在無(wú)氧條件下，將所述凝膠聚合物膜浸泡于電解液中30?60分鐘，得到凝膠聚合物電 解質(zhì)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的凝膠聚合物電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述支撐體的 材料為聚烯烴；所述溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、丙酮或四氫呋喃。
【專(zhuān)利摘要】其中，8000≤n≤12000。上述凝膠聚合物電解質(zhì)用聚合物能夠有效地改善凝膠聚合物電解質(zhì)的性能。此外，還提供凝膠聚合物電解質(zhì)用聚合物的制備方法，以及凝膠聚合物電解質(zhì)及其制備方法。
【IPC分類(lèi)】C08F2-26, C08F220-18, C08F220-44, C08F212-08, C08F220-14, H01M10-0565
【公開(kāi)號(hào)】CN104558390
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310476395
【發(fā)明人】謝惠麗, 廖友好, 孫娉, 李偉善, 馮岸柏, 馮洪亮, 傅昭, 嚴(yán)艷明, 楊禹超, 馮藝豐
【申請(qǐng)人】深圳華粵寶電池有限公司, 華南師范大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2013年10月12日