本發(fā)明屬于電池技術(shù)領(lǐng)域，具體為鋰離子二次電池固體聚合物電解質(zhì)的制備方法。
背景技術(shù)：
鋰離子電池是商用最為廣泛的儲能設(shè)備。傳統(tǒng)的鋰離子電池因其使用電解液容易泄露，以及鋰枝晶的生長會導(dǎo)致短路，從而引起安全事故。而采用凝膠聚合物電解質(zhì)，雖然能夠保證較高的離子電導(dǎo)率，但是其機(jī)械強(qiáng)度低，不能抑制鋰枝晶的生長，導(dǎo)致電池循環(huán)性能不佳。因此需要開發(fā)電導(dǎo)率高、機(jī)械強(qiáng)度好的聚合物電解質(zhì)。
聚氧化乙烯基固體聚合物電解質(zhì)雖然由于其鏈段結(jié)晶性從而導(dǎo)致其室溫下電導(dǎo)率低，但機(jī)械性能相較于凝膠電解質(zhì)有很大提高，而且其不使用電解液，不會出現(xiàn)電解液泄露導(dǎo)致的安全事故。l.porcarelli等研究了部分交聯(lián)的聚氧化乙烯基固體聚合物電解質(zhì)，其室溫下的離子電導(dǎo)率達(dá)到了0.1ms·cm-1，工作電壓達(dá)到5v（scientificreports,2016,6,19892）。q.wpan等研究了可控交聯(lián)的聚氧化乙烯基固體聚合物電解質(zhì)，其室溫下鋰離子電導(dǎo)率能夠達(dá)到接近1×10-4s·cm-1，在0.3macm-2的電流密度下，可循環(huán)使用2600小時以上（advancedmaterials,2015,27,5995-6001）。
碳納米管的加入可以限制聚氧化乙烯鏈段的結(jié)晶行為，改性后的碳納米管既可以充當(dāng)填料也可以作為交聯(lián)劑，同時，碳納米管具有優(yōu)良的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性，能夠提高所制膜材料的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。
本發(fā)明是利用改性碳納米管和甲基丙烯酸聚乙二醇酯與鋰鹽配成分散良好的懸濁液在過硫酸鉀引發(fā)下直接聚合得到固體聚合物電解質(zhì)膜。該方法過程簡單，得到的固體聚合物電解質(zhì)膜室溫下電導(dǎo)率高，機(jī)械強(qiáng)度好。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，提供以下技術(shù)方案：
一種改性碳納米管摻雜固體聚合物電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
（1）將羥基碳納米管、乙烯基硅烷偶聯(lián)劑、氨水、無水乙醇與去離子水按質(zhì)量比0.1:1~5:0.5~2.5:60~300:0.5~2.5在室溫下超聲分散半小時，加熱至80℃并磁力攪拌8~12小時，抽濾洗滌干燥后得到乙烯基改性的碳納米管；
（2）將步驟（1）所得表面修飾乙烯基的碳納米管，與甲基丙烯酸聚乙二醇酯、鋰鹽、過硫酸鉀、去離子水按照質(zhì)量比0.1~0.3:1.5:0.075~0.375:0.015:15在室溫下超聲半個小時，磁力攪拌直至形成分散良好的懸濁液，再將其澆注至聚四氟乙烯模具中，放入烘箱70℃反應(yīng)6~10小時，然后升溫至80℃保持24小時烘干水分，得到改性碳納米管摻雜固體聚合物電解質(zhì)膜；
進(jìn)一步的，所述一種改性碳納米管摻雜固體聚合物電解質(zhì)膜中改性碳納米管含量為5~16wt%。
進(jìn)一步的，所述步驟中乙烯基硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷的一種。
進(jìn)一步的，所述步驟中鋰鹽為氯化鋰、硝酸鋰、高氯酸鋰、二草酸硼酸鋰、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰的一種。
本發(fā)明的特點是：生產(chǎn)過程簡單，生產(chǎn)效率高；制備得到的改性碳納米管摻雜固體聚合物電解質(zhì)室溫下離子電導(dǎo)率高，機(jī)械強(qiáng)度好，能夠滿足鋰電池的應(yīng)用需求。
具體實施方式
以下實施例旨在說明本發(fā)明而不是對本發(fā)明的進(jìn)一步限定。
實施例1：
（1）將0.1g羥基碳納米管、1g乙烯基三氯硅烷、0.5g氨水、0.5g去離子水和60g無水乙醇混合室溫下超聲分散半小時，加熱至80℃并磁力攪拌8小時，抽濾洗滌干燥后得到乙烯基改性的碳納米管；
（2）將0.1g步驟1所得的乙烯基改性碳納米管、1.5g甲基丙烯酸聚乙二醇酯、0.075g氯化鋰、0.015g過硫酸鉀和15g去離子水混合，在室溫下超聲半小時，磁力攪拌直至形成分散良好的懸濁液，再將其澆注至聚四氟乙烯模具中，放入烘箱70℃反應(yīng)6小時,然后升溫至80℃保持24小時烘干水分，得到改性碳納米管摻雜固體聚合物電解質(zhì)膜。
實施例2：
（1）將0.1g羥基碳納米管、2g乙烯基三甲氧基硅烷、1g氨水、1g去離子水和120g無水乙醇混合室溫下超聲分散半小時，加熱至80℃并磁力攪拌9小時，抽濾洗滌干燥后得到乙烯基改性的碳納米管；
（2）將0.1g步驟1所得的乙烯基改性碳納米管、1.5g甲基丙烯酸聚乙二醇酯、0.15g硝酸鋰、0.015g過硫酸鉀和15g去離子水混合，在室溫下超聲半小時，磁力攪拌直至形成分散良好的懸濁液，再將其澆注至聚四氟乙烯模具中，放入烘箱70℃反應(yīng)7小時,然后升溫至80℃保持24小時烘干水分，得到改性碳納米管摻雜固體聚合物電解質(zhì)膜。
實施例3：
（1）將0.1g羥基碳納米管、3g乙烯基三甲氧基硅烷、1.5g氨水、1.5g去離子水和180g無水乙醇混合室溫下超聲分散半小時，加熱至80℃并磁力攪拌10小時，抽濾洗滌干燥后得到乙烯基改性的碳納米管；
（2）將0.2g步驟1所得的乙烯基改性碳納米管、1.5g甲基丙烯酸聚乙二醇酯、0.225g高氯酸鋰、0.015g過硫酸鉀和15g去離子水混合，在室溫下超聲半小時，磁力攪拌直至形成分散良好的懸濁液，再將其澆注至聚四氟乙烯模具中，放入烘箱70℃反應(yīng)8小時,然后升溫至80℃保持24小時烘干水分，得到改性碳納米管摻雜固體聚合物電解質(zhì)膜。
實施例4：
（1）將0.1g羥基碳納米管、4g乙烯基三乙氧基硅烷、2g氨水、2g去離子水和240g無水乙醇混合室溫下超聲分散半小時，加熱至80℃并磁力攪拌11小時，抽濾洗滌干燥后得到乙烯基改性的碳納米管；
（2）將0.2g步驟1所得的乙烯基改性碳納米管、1.5g甲基丙烯酸聚乙二醇酯、0.3g二草酸硼酸鋰、0.015g過硫酸鉀和15g去離子水混合，在室溫下超聲半小時，磁力攪拌直至形成分散良好的懸濁液，再將其澆注至聚四氟乙烯模具中，放入烘箱70℃反應(yīng)9小時,然后升溫至80℃保持24小時烘干水分，得到改性碳納米管摻雜固體聚合物電解質(zhì)膜。
實施例5：
（1）將0.1g羥基碳納米管、5g乙烯基三乙氧基硅烷、2.5g氨水、2.5g去離子水和300g無水乙醇混合室溫下超聲分散半小時，加熱至80℃并磁力攪拌12小時，抽濾洗滌干燥后得到乙烯基改性的碳納米管；
（2）將0.3g步驟1所得的乙烯基改性碳納米管、1.5g甲基丙烯酸聚乙二醇酯、0.375g雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰、0.015g過硫酸鉀和15g去離子水混合，在室溫下超聲半小時，磁力攪拌直至形成分散良好的懸濁液，再將其澆注至聚四氟乙烯模具中，放入烘箱70℃反應(yīng)10小時,然后升溫至80℃保持24小時烘干水分，得到改性碳納米管摻雜固體聚合物電解質(zhì)膜。