改性聚氯乙烯電解質(zhì)及其制備方法、鋰離子電池及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種MCM-48介孔分子篩改性的PVC電解質(zhì)及其制備方法、鋰離子電池及其應(yīng)用。該改性PVC電解質(zhì)含有聚氯乙烯、MCM-48介孔分子篩、有機電解液；其中，聚氯乙烯、MCM-48介孔分子篩、的重量之比為100：10~30。其制備方法包括獲得MCM-48介孔分子篩、漿料的配制、改性PVC電解質(zhì)膜的制備、改性PVC電解質(zhì)的制備的步驟。鋰離子電池含有該改性PVC電解質(zhì)。本發(fā)明改性PVC電解質(zhì)導(dǎo)電率高、安全性好、制備方法工藝簡單、技術(shù)成熟、有效降低了生產(chǎn)成本。含有該改性PVC電解質(zhì)的鋰離子電池成品率高，生產(chǎn)成本低，具有優(yōu)異的電化學(xué)性能，擴大了鋰離子電池的應(yīng)用范圍。
【專利說明】改性聚氯乙烯電解質(zhì)及其制備方法、鋰離子電池及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于電化學(xué)電源【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種改性聚氯乙烯電解質(zhì)及其制備方法、鋰離子電池及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池是一種綠色電池，具有重量輕、容量大、無記憶效應(yīng)、充電速度快、循環(huán)壽命長、放電效率高、工作溫度范圍寬、可靠性好和無污染免維護(hù)等優(yōu)點，是一種新型、高效、實用的能量儲存裝置，因而被廣泛應(yīng)用于電動工具、自行車、滑板車、礦燈、醫(yī)療器械、混合動力汽車及其它需要大電流充放電的場合等。[0003]鋰離子電池工作電解質(zhì)分為水系電解液、有機液體電解液和聚合物電解質(zhì)。水系電解液的分解電壓低，因而研究較少。目前廣泛使用的有機液體電解質(zhì)的優(yōu)點是電導(dǎo)率高，但是由于含有易燃、易揮發(fā)的有機溶劑，其在充放電過程中釋放出可燃?xì)怏w，特別是在某些非常規(guī)工作條件下(如大功率充放電、過充過放等)產(chǎn)生大量熱會加速氣體的產(chǎn)生，導(dǎo)致電池內(nèi)壓增高，氣體泄漏，甚至起火爆炸，因而存在嚴(yán)重的安全隱患。安全問題也成了制約大容量、高功率鋰離子電池應(yīng)用的瓶頸。
[0004]目前，為了克服有機液體電解液的上述缺陷，本領(lǐng)域開發(fā)出固態(tài)凝膠聚合物電解質(zhì)。該固態(tài)聚合物電解質(zhì)因具有安全、無泄漏、漏電流小、可任意形狀化等優(yōu)點而被研究者們所重視和應(yīng)用。但是固態(tài)聚合物電解質(zhì)室溫下電導(dǎo)率較低(10-510-4S/cm)，不能滿足鋰離子電池大電流充放電的特性，導(dǎo)致其應(yīng)用受到限制。
[0005]為了克服固態(tài)聚合物電解質(zhì)電導(dǎo)率低的缺陷，當(dāng)前出現(xiàn)了凝膠聚合物電解質(zhì)，該凝膠聚合物電解質(zhì)具有液態(tài)電解質(zhì)和固態(tài)電解質(zhì)的優(yōu)點，能改善固態(tài)聚合物電解質(zhì)的導(dǎo)電性能和提高液體電解質(zhì)的安全性能。但是現(xiàn)有凝膠聚合物電解質(zhì)對導(dǎo)電性能改善有限，不能很好的滿足市場日益擴大的需求和應(yīng)用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明實施例的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種導(dǎo)電率高、安全性好、成本低的改性聚氯乙烯電解質(zhì)及其制備方法。
[0007]本發(fā)明實施例的另一目的在于提供一種包括改性聚氯乙烯電解質(zhì)的鋰離子電池及其應(yīng)用。
[0008]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0009]一種改性聚氯乙烯電解質(zhì)的制備方法，包括如下步驟:
[0010]獲得MCM-48介孔分子篩；
[0011]將聚氯乙烯溶于有機溶劑中，再加入上述MCM-48介孔分子篩并在3(T50°C下攪拌混合，得到漿料；其中，所述聚氯乙烯與MCM-48介孔分子篩的重量比100:10-30 ；
[0012]將上述漿料涂覆于基底上，真空干燥，得到改性聚氯乙烯電解質(zhì)膜；
[0013]在惰性氣體的保護(hù)下，將上述改性聚氯乙烯電解質(zhì)膜置于濃度為0.5^1.5mol/L的上述有機電解液中浸潰，取出得到上述改性聚氯乙烯電解質(zhì)。
[0014]以及，一種改性聚氯乙烯電解質(zhì)，由上述改性聚氯乙烯電解質(zhì)制備方法制備而成。
[0015]以及，一種鋰離子電池，所述鋰離子電池包括上述的改性聚氯乙烯電解質(zhì)。
[0016]以及，上述鋰離子電池在通訊設(shè)備、計算機、電動汽車和軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用。
[0017]上述改性聚氯乙烯電解質(zhì)的制備方法只需將PVC和MCM-48介孔分子篩按要求配制成漿料，然后涂覆成膜，浸潰于有機電解液中即可，其工藝簡單，技術(shù)成熟，成品率和生產(chǎn)效率高，有效降低了生產(chǎn)成本。
[0018]上述改性聚氯乙烯電解質(zhì)采用PVC (聚氯乙烯)為基底，并復(fù)合MCM-48介孔分子篩對PVC進(jìn)行改性，有效增強了該改性聚氯乙烯電解質(zhì)膜的吸收電解質(zhì)和導(dǎo)電的能力。將改性聚氯乙烯電解質(zhì)膜浸泡于有機電解液中后，能有效的將電解質(zhì)吸收并保留在該改性聚氯乙烯電解質(zhì)膜中，從而有效地提高了該改性聚氯乙烯電解質(zhì)的導(dǎo)電性能。
[0019]上述鋰離子電池采用上述方法制備的改性聚氯乙烯電解質(zhì)，由于該改性聚氯乙烯電解質(zhì)具有高的導(dǎo)電率，從而有效提高了鋰離子電池電化學(xué)性能，如倍率性能。該改性聚氯乙烯電解質(zhì)具有的高導(dǎo)電率，有效提高了該鋰離子電池的成品率，降低了鋰離子電池的生產(chǎn)成本，從而使得該鋰離子電池能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
[0020]正是由于該鋰離子電池具有優(yōu)異的電化學(xué)性能，從而有效擴大了上述鋰離子電池的應(yīng)用范圍。將該鋰離子電池在通訊設(shè)備、計算機和電動汽車中的應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是發(fā)明實施例改性聚氯乙烯電解質(zhì)的制備方法工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0022]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0023]本發(fā)明實施例提供了一種工藝簡單的改性聚氯乙烯電解質(zhì)的制備方法。該方法工藝流程如圖1所示，其包括如下步驟:
[0024]SOl:獲得MCM-48介孔分子篩；
[0025]S02:漿料的配制:將聚氯乙烯溶于有機溶劑中，再加入所述MCM-48介孔分子篩并在3(T50°C下攪拌混合，得到漿料；其中，所述聚氯乙烯與MCM-48介孔分子篩的重量比100:10~30 ；
[0026]S03:改性聚氯乙烯電解質(zhì)膜的制備:將步驟S02中的漿料涂覆于基底上，真空干燥，得到改性聚氯乙烯電解質(zhì)膜；
[0027]S04:改性聚氯乙烯電解質(zhì)的制備:在惰性氣體的保護(hù)下，將上述改性聚氯乙烯電解質(zhì)膜置于濃度為0.5^1.5mol/L的上述有機電解液中浸潰5~60min，取出得到所述改性聚氯乙烯電解質(zhì)。
[0028]具體地，上述步驟SOl中，MCM-48介孔分子篩優(yōu)選按照如下方法制備獲取:
[0029]步驟I):將十六烷基三甲基溴化銨、去離子水、氫氧化鈉、正硅酸乙酯按照
0.55~0.7g: 65~80ml:0.4~0.5g:1g的加入量在2(T50°C下攪拌4~5h，得到混合溶液；[0030]步驟2):將所述混合溶液移入反應(yīng)釜中晶化，過濾，洗滌，在7(T90°C下干燥12~48h得到MCM-48介孔分子篩前驅(qū)體；
[0031]步驟3):將所述MCM-48介孔分子篩前驅(qū)體置于馬弗爐中，以3~15°C /min升溫速度，在50(T600°C下焙燒4~10h，得到所述MCM-48介孔分子篩。
[0032]上述步驟SOl中，該MCM-48介孔分子篩是48號美孚合成物，具有2~3nm的均一孔徑和良好的長程有序性，還具有很大的表面積和吸附容量，特別是其三維孔道結(jié)構(gòu)有優(yōu)良的傳輸性能，滿足最小面螺旋結(jié)構(gòu)，不易造成吸附分子移動的障礙。通過MCM-48介孔分子篩對PVC進(jìn)行改性，有效增強了上述改性聚氯乙烯電解質(zhì)膜的吸收電解質(zhì)和導(dǎo)電的能力。
[0033]上述步驟S02中，該PVC(聚氯乙烯)的重均分子量是5萬~12萬，優(yōu)選為8萬。該優(yōu)選分子量的PVC的碳原子均為sp3雜化、呈鋸齒形排列，所有原子均以σ鍵相連，使其具有穩(wěn)定的物理性質(zhì)，如阻燃性能良好、水汽滲漏性低、機械強度及電絕緣性良好的優(yōu)點；其還有優(yōu)良的抗化學(xué)腐蝕性，在常溫下可耐任何濃度的鹽酸、90%以下的硫酸、50-60%的硝酸和20%以下的燒堿溶液。該優(yōu)選的PVC用于制備改性聚氯乙烯電解質(zhì)，可以顯著增強其安全性能和機械強度。
[0034]該步驟S02中，該有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮、乙腈、二甲基甲酰胺、四氫呋喃中的至少一種。該有機溶劑能使PVC有效溶解，并配制均勻分散且穩(wěn)定的粘稠漿料，將該粘稠漿料進(jìn)行下一步涂板處理時，能使得該含有PVC的粘稠漿料均勻涂布在基底上，使得形成的改性聚氯乙烯電解質(zhì)膜厚度均勻，浸濕和吸附電解液能力均衡。當(dāng)然，本申請還可以用其他本領(lǐng)域公知的能溶解PVC的有機溶劑。
[0035]該步驟S02中，配制PVC的粘稠漿料優(yōu)選在3(T50°C下攪拌混合，優(yōu)選為40°C，使得PVC完全溶解，并且與MCM-48介孔分子篩復(fù)合，以形成均勻穩(wěn)定的粘稠漿料。
[0036]上述步驟S03中，將步驟S02中配制的含PVC和MCM-48介孔分子篩粘稠漿料涂覆在基底上的方式可以采用本領(lǐng)域公知的方式。其中，基底優(yōu)選光滑潔凈的玻璃板，當(dāng)然該基底還可以選用本領(lǐng)域常用的其他基底。這樣，經(jīng)干燥處理后所形成的改性聚氯乙烯電解質(zhì)膜厚度均勻，電化學(xué)性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)牢固，機械強度高。漿料涂覆在基底上的量優(yōu)選為經(jīng)干燥處理后所到的膜層厚度是30-45 μ m。這一優(yōu)選的厚度能有效提高改性聚氯乙烯電解質(zhì)對電荷的傳輸性能和機械性能，從而提高下文中含有該改性聚氯乙烯電解質(zhì)的鋰離子電池的電化學(xué)性能和成品率。
[0037]該步驟S03中，真空干燥的溫度優(yōu)選為50°C~70°C，干燥時間優(yōu)選為12~48小時；真空度可以為0.01MPa,當(dāng)然如果條件允許，真空度越高越好。該優(yōu)選的干燥條件，能有效的除去粘稠衆(zhòng)料中的有機溶劑，同時能進(jìn)一步改善該改性聚氯乙烯電解質(zhì)膜的相關(guān)性能，如對電解液的吸附性能等。
[0038]上述步驟S04中，配制改性聚氯乙烯電解質(zhì)優(yōu)選在氬氣或者其他惰性氣體保護(hù)的環(huán)境中進(jìn)行，如在充滿氬氣的手套箱中進(jìn)行。具體的方法為:干燥惰性的氣體保護(hù)的環(huán)境中，將復(fù)合了 PVC和MCM-48介孔分子篩的改性聚氯乙烯電解質(zhì)膜浸于上述有機電解液中5飛Omin，優(yōu)選為30min ;取出得到MCM-48介孔分子篩改性的PVC基改性聚氯乙烯電解質(zhì)。干燥惰性的氣體保護(hù)目的是為了防止空氣中的水分隨同電解質(zhì)一同被改性聚氯乙烯電解質(zhì)膜吸附其中，從而保證改性聚氯乙烯電解質(zhì)的電學(xué)性能。改性聚氯乙烯電解質(zhì)膜在電解液中經(jīng)充分吸附后，電解液被吸附并固定在該改性聚氯乙烯電解質(zhì)膜中，從而形成機械強度和導(dǎo)電率高的改性聚氯乙烯電解質(zhì)。
[0039]該步驟S04中，該有機電解液中，溶質(zhì)為六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰中的至少一種，溶劑為碳酸乙烯酯、乙基甲基碳酸酯、碳酸二甲酯以及丙酸乙酯的混合溶劑；該有機電解液的濃度為0.5^1.5mol/L，優(yōu)選為lmol/L。其中，碳酸乙烯酯、乙基甲基碳酸酯、碳酸二甲酯、丙酸乙酯的體積比為2:3~5:0.5~2:1~4，優(yōu)選為2:4:1:2.[0040]上述MCM-48介孔分子篩改性的PVC基改性聚氯乙烯電解質(zhì)的制備方法只需將PVC和MCM-48介孔分子篩按要求配制成漿料，然后涂覆成膜，在惰性氣體的保護(hù)下浸潰于有機電解液中即可。其工藝簡單，技術(shù)成熟，成品率和生產(chǎn)效率高，有效降低了生產(chǎn)成本。
[0041]相應(yīng)地，本發(fā)明實施例還提供了上述實施例中的一種導(dǎo)電率高、安全性好和成本低的改性聚氯乙烯電解質(zhì)。該改性聚氯乙烯電解質(zhì)由上述改性聚氯乙烯電解質(zhì)制備方法制備而成。
[0042]由上所述，上述改性聚氯乙烯電解質(zhì)采用PVC (聚氯乙烯)為基底，并復(fù)合MCM-48介孔分子篩對PVC進(jìn)行改性，有效增強了該改性聚氯乙烯電解質(zhì)膜的安全性能、吸收有機離子電解質(zhì)和導(dǎo)電的能力。將改性聚氯乙烯電解質(zhì)膜浸泡有機離子電解液中后，能有效的將電解質(zhì)吸收并保留在該改性聚氯乙烯電解質(zhì)膜中，從而有效地提高了該改性聚氯乙烯電解質(zhì)的導(dǎo)電性能。這樣有效克服了現(xiàn)有改性聚氯乙烯電解質(zhì)的機械強度不高以及現(xiàn)有改性聚氯乙烯電解質(zhì)導(dǎo)電率不高的缺陷。
[0043]相應(yīng)地，本發(fā)明實施例還提供了一種鋰離子電池，該鋰離子電池包括上文所述的改性聚氯乙烯電解質(zhì)。
[0044]具體地，鋰離子電池的制備方法如下:
[0045]步驟S04.制備改性聚氯乙烯電解質(zhì):該改性聚氯乙烯電解質(zhì)，由上文所述的改性聚氯乙烯電解質(zhì)制備方法制備而成；`
[0046]步驟S05.制備電芯:將步驟S04制備改性聚氯乙烯電解質(zhì)，按照正電極/改性聚氯乙烯電解質(zhì)/負(fù)電極層疊方式依次層疊，制成電芯；
[0047]步驟S06.封裝電池:將步驟S05制備電芯裝入電池殼體內(nèi)，封裝，制得鋰離子電池。
[0048]上述步驟S05中電極的制備方法和電芯的制備方法以及步驟S06中的封裝鋰離子電池方法均可以按照本領(lǐng)域常規(guī)的方法制備即可。另外，步驟S05中的電芯可以是圓形或其他根據(jù)不同鋰離子電池需要的形狀。
[0049]上述鋰離子電池采用上述方法制備的改性聚氯乙烯電解質(zhì)，由于該改性聚氯乙烯電解質(zhì)具有高的導(dǎo)電率，從而有效提高了鋰離子電池的電化學(xué)性能，如倍率性能。該改性聚氯乙烯電解質(zhì)具有的高導(dǎo)電性能和低生產(chǎn)成本，有效提高了該鋰離子電池的成品率，降低了鋰離子電池的生產(chǎn)成本，從而使得該鋰離子電池能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。另外該鋰離子電池制備方法工藝技術(shù)成熟，條件易控，合格率高。
[0050]本發(fā)明實施例進(jìn)一步提供了上述鋰離子電池的應(yīng)用范圍，該應(yīng)用范圍包括通訊設(shè)備、計算機、電動汽車、電子產(chǎn)品等。
[0051]以下通過多個實施例來舉例說明上述改性聚氯乙烯電解質(zhì)及其制備方法、鋰離子電池及其應(yīng)用等方面。
[0052]實施例1[0053]MCM-48介孔分子篩改性的PVC電解質(zhì)及其制備方法，該制備方法包括如下步驟:
[0054]Sll:獲得MCM-48介孔分子篩:稱取0.6g CTAB(十六烷基三甲基溴化胺)，溶于65mL去離子水中，然后加入0.47g氫氧化鈉，并給體系升溫至40°C下恒溫攪拌一段時間使其溶解，緩慢加入1.0g正硅酸乙酯，繼續(xù)攪拌4h，得到混合溶液；將該溶液移入聚四氟乙烯襯墊的反應(yīng)釜中，100°C烘箱中靜止晶化，過濾，用水洗滌后在80°C下干燥24h，得到MCM-48介孔分子篩前驅(qū)體；最后，將該前驅(qū)體置于馬弗爐中，升溫速度5°C /min,在550°C下焙燒6h，去除模板劑CTAB，煅燒后得MCM-48介孔分子篩；
[0055]S12:漿料的配制:將IOg PVC (重均分子量8萬)溶于約20mL N-甲基吡咯烷酮(NMP)，攪拌均勻，并向體系中加入1.0g由Sll獲得的MCM-48介孔分子篩，并給體系升溫到40 V攪拌混合均勻，得到均勻的漿料；
[0056]S13:改性聚氯乙烯電解質(zhì)膜的制備:將S12得到的漿料均勻地涂在潔凈的玻璃板上，再在60°C、0.0lMPa真空下干燥后，得到厚度約45 μ m的復(fù)合了 MCM-48介孔分子篩的PVC微孔膜；
[0057]S14:改性聚氯乙烯電解質(zhì)的制備:將將S13得到的PVC微孔膜放入充滿氬氣的手套箱中，并將其浸入lmol/L有機電解液中30min，將其取出即得到MCM-48介孔分子篩改性的PVC電解質(zhì)。該有機電解液中，溶質(zhì)為六氟磷酸鋰(LiPF6),溶劑為碳酸乙烯酯(EC)、乙基甲基碳酸酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)以及丙酸乙酯(EP)的混合溶劑，其中EC、EMC、DMC、EP的體積比為2:4:1:20
[0058]實施例2
[0059]MCM-48介孔分子篩改性的PVC電解質(zhì)及其制備方法，該制備方法包括如下步驟:
[0060]S21:獲得MCM-48介孔分子篩:稱取0.65g CTAB (十六烷基三甲基溴化胺)，溶于75mL去離子水中，然后加入0.5g氫氧化鈉，并給體系升溫至20°C下恒溫攪拌一段時間使其溶解，緩慢加入1.0g正硅酸乙酯，繼續(xù)攪拌5h，得到混合溶液；將該溶液移入聚四氟乙烯襯墊的反應(yīng)釜中，100°C烘箱中靜止晶化，過濾，用水洗滌后在90°C下干燥12h，得到MCM-48介孔分子篩前驅(qū)體；最后，將該前驅(qū)體置于馬弗爐中，升溫速度3°C /min,在500°C下焙燒10h，去除模板劑CTAB，煅燒后得MCM-48介孔分子篩；S22:漿料的配制:將IOg PVC (重均分子量5萬)溶于約15mL四氫呋喃(THF)，攪拌均勻，并向體系中加入1.5g由S21獲得的MCM-48介孔分子篩，并給體系升溫到50°C攪拌混合均勻，得到均勻的漿料;\
[0061]S23:改性聚氯乙烯電解質(zhì)膜的制備:將S12得到的漿料均勻地涂在潔凈的玻璃板上，再在50°C、0.0lMPa真空下干燥后，得到厚度約35 μ m的復(fù)合了 MCM-48介孔分子篩的PVC微孔膜；
[0062]S24:改性聚氯乙烯電解質(zhì)的制備:將將S23得到的PVC微孔膜放入充滿氬氣的手套箱中，并將其浸入0.5mol/L有機電解液中60min，將其取出即得到MCM-48介孔分子篩改性的PVC電解質(zhì)。該有機電解液中，溶質(zhì)為四氟硼酸鋰(LiBF4),溶劑為碳酸乙烯酯(EC)、乙基甲基碳酸酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)以及丙酸乙酯(EP)的混合溶劑，其中EC、EMC、DMC、EP的體積比為2:5:0.5:1。
[0063]實施例3
[0064]MCM-48介孔分子篩改性的PVC電解質(zhì)及其制備方法，該制備方法包括如下步驟:
[0065]S31:獲得MCM-48介孔分子篩:稱取0.55g CTAB (十六烷基三甲基溴化胺)，溶于65mL去離子水中，然后加入0.40g氫氧化鈉，并給體系升溫至50°C下恒溫攪拌一段時間使其溶解，緩慢加入1.0g正硅酸乙酯，繼續(xù)攪拌4h，得到混合溶液；將該溶液移入聚四氟乙烯襯墊的反應(yīng)釜中，100°C烘箱中靜止晶化，過濾，用水洗滌后在70°C下干燥48h，得到MCM-48介孔分子篩前驅(qū)體；最后，將該前驅(qū)體置于馬弗爐中，升溫速度15°C /min,在600°C下焙燒4h，去除模板劑CTAB，煅燒后得MCM-48介孔分子篩；S32:漿料的配制:將IOg PVC(重均分子量12萬)溶于約IOmL環(huán)己酮，攪拌均勻，并向體系中加入2.0g由S31獲得的MCM-48介孔分子篩，并給體系升溫到30°C攪拌混合均勻，得到均勻的漿料；
[0066]S33:改性聚氯乙烯電解質(zhì)膜的制備:將S12得到的漿料均勻地涂在潔凈的玻璃板上，再在70°C、0.0lMPa真空下干燥后，得到厚度約50 μ m的復(fù)合了 MCM-48介孔分子篩的PVC微孔膜；
[0067]S34:改性聚氯乙烯電解質(zhì)的制備:將將S33得到的PVC微孔膜放入充滿氬氣的手套箱中，并將其浸入1.5mol/L有機電解液中5min，將其取出即得到MCM-48介孔分子篩改性的PVC電解質(zhì)。該有機電解液中，溶質(zhì)為二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰(LiTFSi),溶劑為碳酸乙烯酯(EC)、乙基甲基碳酸酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)以及丙酸乙酯(EP)的混合，其中EC、EMC、DMC、EP 的體積比為 2:3:2:4。
[0068]實施例4
[0069]MCM-48介孔分子篩改性的PVC電解質(zhì)及其制備方法，該制備方法包括如下步驟:
[0070]S41:獲得MCM-48介孔分子篩:稱取0.7g CTAB (十六烷基三甲基溴化胺)，溶于SOmL去離子水中，然后加入0.5g氫氧化鈉，并給體系升溫至30°C下恒溫攪拌一段時間使其溶解，緩慢加入1.0g正硅酸乙酯，繼續(xù)攪拌4h，得到混合溶液；將該溶液移入聚四氟乙烯襯墊的反應(yīng)釜中，100°C烘箱中靜止晶化，過濾，用水洗滌后在85°C下干燥30h，得到MCM-48介孔分子篩前驅(qū)體；最后，將該前驅(qū)體置于馬弗爐中，升溫速度8V /min,在550°C下焙燒7h，去除模板劑CTAB，煅燒后得MCM-48介孔分子篩；
[0071]S42:漿料的配制:將IOg PVC (重均分子量8萬)溶于約40mL四氫呋喃(THF)，攪拌均勻，并向體系中加入3.0g由S41獲得的MCM-48介孔分子篩，并給體系升溫到50°C攪拌混合均勻，得到均勻的漿料；
[0072]S43:改性聚氯乙烯電解質(zhì)膜的制備:將S42得到的漿料均勻地涂在潔凈的玻璃板上，再在60°C、0.0lMPa真空下干燥后，得到厚度約30 μ m的復(fù)合了 MCM-48介孔分子篩的PVC微孔膜；
[0073]S44:改性聚氯乙烯電解質(zhì)的制備:將將S43得到的PVC微孔膜放入充滿氬氣的手套箱中，并將其浸入1.2mol/L有機電解液中20min，將其取出即得到MCM-48介孔分子篩改性的PVC電解質(zhì)。該有機電解液中，溶質(zhì)為六氟磷酸鋰(LiPF6),溶劑分為碳酸乙烯酯(EC)、乙基甲基碳酸酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)、丙酸乙酯(EP)的混合，其中EC、EMC、DMC, EP的體積比為2:4:1:3。
[0074]對比實施例:
[0075]一種改性聚氯乙烯電解質(zhì)的制備方法，其包括如下步驟:
[0076]S51:漿料的配制:將IOg PVC (重均分子量8萬)溶于約20mL四氫呋喃(THF)，并給體系升溫到40°C攪拌混合均勻，得到均勻的漿料；S52:改性聚氯乙烯電解質(zhì)膜的制備:將S51得到的漿料均勻地涂在潔凈的玻璃板上，再在60°C、0.0lMPa真空下干燥后，得到厚度約45 μ m的PVC微孔膜；
[0077]S53:改性聚氯乙烯電解質(zhì)的制備:將S52得到的PVC微孔膜放入充滿氬氣的手套箱中，并將其浸入lmol/L有機電解液中30min，將其取出即得到PVC電解質(zhì)。該有機電解液中，溶質(zhì)為六氟磷酸鋰(LiPF6),溶劑為碳酸乙烯酯(EC)、乙基甲基碳酸酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)以及丙酸乙酯(EP)的混合溶劑，其中EC、EMC、DMC、EP的體積比為2:4:1:2。
[0078]鋰離子電池的制備
[0079]電極的制備:將100g的LiFeP04、20g蔗糖和按鋰鹽質(zhì)量比8%的氧化石墨烯溶液體系混合，充分劇烈的攪拌至均勻，干燥除水，高溫還原，得到LiFePO4-石墨烯復(fù)合材料；將質(zhì)量比為84:8:8的LiFePO4-石墨烯復(fù)合物:乙炔黑:聚偏二氟乙烯(PVDF)混合制得正極涂層，厚度為100 μ m;將涂層結(jié)合在鋁箔上得到正極。
[0080]按照化學(xué)計量比取TiO2和碳酸鋰，并將兩者混合并球磨，得到Li4Ti5O12前軀體；按鋰鹽與氧化石墨烯質(zhì)量比為8%加入氧化石墨烯溶液體系混合，充分劇烈的攪拌至均勻，干燥除水后，在充滿Ar的管式爐中600°C焙燒4h自然冷卻后得到Li4Ti5O12/石墨烯復(fù)合物材料，將質(zhì)量比為84:8:8的Li4Ti5O12-石墨烯復(fù)合物:乙炔黑:聚偏二氟乙烯(PVDF)混合制得負(fù)極涂層，厚度為120 μ m ;將涂層結(jié)合在銅箔上得到負(fù)極。
[0081]鋰離子電池的封裝:分別將正負(fù)電極與本實施例1~4以及對比實施例制備的MCM-48介孔分子篩改性的PVC基改性聚氯乙烯電解質(zhì)按照正電極/改性聚氯乙烯電解質(zhì)/負(fù)電極層疊方式依次層疊，裝入電池殼體內(nèi)，封裝，制得鋰離子電池。
[0082]改性聚氯乙烯電解質(zhì)與鋰離子電池的性能測試:
[0083]改性聚氯乙烯電解質(zhì)·拉伸強度的測試:
[0084]利用四探針測試儀，將上述實施例1~4和對比例分別制備的PVC基改性聚氯乙烯電解質(zhì)分別進(jìn)行電導(dǎo)率測試，測得數(shù)據(jù)如下表1:
[0085]表1
【權(quán)利要求】
1.一種改性聚氯乙烯電解質(zhì)的制備方法，包括如下步驟: 獲得MCM-48介孔分子篩； 將聚氯乙烯溶于有機溶劑中，再加入所述MCM-48介孔分子篩并在3(T50°C下攪拌混合，得到漿料；其中，所述聚氯乙烯與MCM-48介孔分子篩的重量比100:10-30 ； 將所述漿料涂覆于基底上，真空干燥，得到改性聚氯乙烯電解質(zhì)膜； 在惰性氣體的保護(hù)下，將所述改性聚氯乙烯電解質(zhì)膜置于濃度為0.5^1.5mol/L的有機電解液中浸潰，取出得到所述改性聚氯乙烯電解質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的改性聚氯乙烯電解質(zhì)的制備方法，其特征在于:所述聚氯乙烯的重均分子量是5萬~12萬。
3.如權(quán)利要求1所述的改性聚氯乙烯電解質(zhì)的制備方法，其特征在于:所述有機電解液，其溶質(zhì)為六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰中的至少一種，其溶劑為碳酸乙烯酯、乙基甲基碳酸酯、碳酸二甲酯及丙酸乙酯的混合溶劑。
4.如權(quán)利要求3所述的改性聚氯乙烯電解質(zhì)的制備方法，其特征在于:所述碳酸乙烯酯、乙基甲基碳酸酯、碳酸二甲酯、丙酸乙酯的體積比為2:3飛:0.5^2:1~4。
5.如權(quán)利要求1所述的改性聚氯乙烯電解質(zhì)的制備方法，其特征在于:所述有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮、環(huán)己酮、四氫呋喃中的至少一種。
6.如權(quán)利要求1所述的改性聚氯乙烯電解質(zhì)的制備方法，其特征在于:所述改性聚氯乙烯電解質(zhì)膜的厚度為30-45 μ m。
7.如權(quán)利要求1所述的改性聚氯乙烯電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，MCM-48介孔分子篩的制備方法如下: 將十六烷基三甲基溴化銨、去離子水、氫氧化鈉、正硅酸乙酯按照0.55~0.7g: 65~80ml:0.4~0.5g:1g的加入量在2(T50°C下攪拌4~5h，得到混合溶液； 將所述混合溶液移入反應(yīng)釜中晶化，過濾，洗滌，干燥處理，得到MCM-48介孔分子篩前驅(qū)體； 將所述MCM-48介孔分子篩前驅(qū)體置于馬弗爐中，在50(T600°C下焙燒4~10h，得到所述MCM-48介孔分子篩。
8.一種改性聚氯乙烯電解質(zhì)，其特征在于:所述改性聚氯乙烯電解質(zhì)由如權(quán)利要求1~7所述的改性聚氯乙烯電解質(zhì)制備方法制備而成。
9.一種鋰離子電池，其特征在于，所述鋰離子電池包括權(quán)利要求8所述的改性聚氯乙烯電解質(zhì)。
10.如權(quán)利要求9所述的鋰離子電池在通訊設(shè)備、計算機和電動汽車中的應(yīng)用。
【文檔編號】H01M10/0565GK103855424SQ201210524079
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月7日
【發(fā)明者】周明杰, 劉大喜, 王要兵 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司