含磷交聯(lián)凝膠聚合物電解質(zhì)及其現(xiàn)場(chǎng)熱聚合制備方法、應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于凝膠聚合物電解質(zhì)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別公開(kāi)了一種含磷交聯(lián)凝膠聚合物電解質(zhì)及其現(xiàn)場(chǎng)熱聚合制備方法、應(yīng)用。以重量百分比總和100%計(jì)，準(zhǔn)備下述原料：聚合單體5-15%、交聯(lián)劑3-10%、熱引發(fā)劑0.01-1.0%、鋰離子電池液體電解液75-90%，混合均勻后在惰性氣體保護(hù)下，75-150℃反應(yīng)20-100min即得。所述含磷交聯(lián)凝膠聚合物電解質(zhì)在制備固體鋰離子電池中的應(yīng)用。本發(fā)明提供了一類新穎的含雙鍵的磷酸酯和/或膦酸酯作為凝膠聚合物電解質(zhì)的單體，由此單體設(shè)計(jì)合成的含磷交聯(lián)凝膠聚合物電解質(zhì)具有制備方法簡(jiǎn)便、離子電導(dǎo)率高、熱穩(wěn)定性高和電化學(xué)穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，為固體鋰離子電池和大功率鋰離子電池的實(shí)際應(yīng)用提供了一類穩(wěn)定性較好的含磷交聯(lián)凝膠聚合物電解質(zhì)。
【專利說(shuō)明】含磷交聯(lián)凝膠聚合物電解質(zhì)及其現(xiàn)場(chǎng)熱聚合制備方法、應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于凝膠聚合物電解質(zhì)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種含磷交聯(lián)凝膠聚合物電解質(zhì)及其現(xiàn)場(chǎng)熱聚合制備方法、應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]使用液體電解質(zhì)的鋰離子電池以其優(yōu)異的性能逐步占據(jù)了可充放電電池市場(chǎng)主要份額，在筆記本電腦、移動(dòng)電話、攝錄機(jī)等便攜式移動(dòng)電子設(shè)備領(lǐng)域占據(jù)了主導(dǎo)地位，被認(rèn)為是21世紀(jì)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活具有重要意義的高新技術(shù)產(chǎn)品。目前其應(yīng)用范圍已拓展到電動(dòng)汽車、空間技術(shù)、國(guó)防工業(yè)等方面，在國(guó)計(jì)民生發(fā)展中，所起作用越來(lái)越大。
[0003]但是使用液態(tài)電解質(zhì)也帶來(lái)一些問(wèn)題，如漏液、燃燒、電池結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較差等，而采用凝膠聚合物電解質(zhì)的鋰離子電池一方面可以改善電池漏液的問(wèn)題，另一方面可以降低電池破裂時(shí)電解液的揮發(fā)和泄露，解決了液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池的可靠和安全性問(wèn)題，同時(shí)也可以將鋰離子電池的極片固定在較短的距離內(nèi)以減少電解液的電壓降，并且可以提高電池的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，使可充電電池滿足了高能量密度、輕型薄膜化、可靠性好等性能要求。
[0004]自1994年Bellcore公司宣布將凝膠聚合物電解質(zhì)應(yīng)用于鋰離子電池以來(lái)，其發(fā)展非常迅速。近幾年來(lái)，許多研究者對(duì)聚丙烯腈基、聚甲基丙烯酸甲酯基、聚氧乙烯基和聚偏二氟乙烯基的凝膠聚合物電解質(zhì)進(jìn)行了深入的研究，并采用了許多措施來(lái)改進(jìn)凝膠聚合物電解質(zhì)的性能。但總的來(lái)說(shuō)，目前開(kāi)發(fā)的凝膠聚合物電解質(zhì)體系品種較少，且每種都存在一些問(wèn)題，例如室溫離子電導(dǎo)率還難以達(dá)到大功率充放電條件、機(jī)械強(qiáng)度還不能滿足在裝配和使用過(guò)程中的要求。而且在合成凝膠工藝上，目前多采用的是多孔狀聚合物電解質(zhì)，這種方法操作條件要求較高，性能不穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度也不高。
[0005]在這種情況下，要求開(kāi)發(fā)新的綜合性能較好的凝膠聚合物體系，這種凝膠聚合物電解質(zhì)滿足高離子電導(dǎo)率、高化學(xué)穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種高離子電導(dǎo)率、高化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性的含磷交聯(lián)凝膠聚合物電解質(zhì)及其現(xiàn)場(chǎng)熱聚合制備方法、應(yīng)用。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下:
含磷交聯(lián)凝膠聚合物電解質(zhì)的現(xiàn)場(chǎng)熱聚合制備方法，以重量百分比總和100%計(jì)，準(zhǔn)備下述原料:聚 合單體5-15%、交聯(lián)劑3-10%、熱引發(fā)劑0.01-1.0%、鋰離子電池液體電解液75-90%，混合均勻后在惰性氣體保護(hù)下，75-150 °C反應(yīng)20-100 min即得；其中所述聚合單體包含通式(I)、(II)、(III)所示單體中的一種或兩種的組合:
【權(quán)利要求】
1.含磷交聯(lián)凝膠聚合物電解質(zhì)的現(xiàn)場(chǎng)熱聚合制備方法，其特征在于以重量百分比總和100%計(jì)，準(zhǔn)備下述原料:聚合單體5-15%、交聯(lián)劑3-10%、熱引發(fā)劑0.01-1.0%、鋰離子電池液體電解液75-90%，混合均勻后在惰性氣體保護(hù)下，75-150 °C反應(yīng)20-100 min即得；其中所述聚合單體包含通式(I)、(II)、(III)所示單體中的一種或兩種的組合:
2.如權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場(chǎng)熱聚合制備方法，其特征在于:交聯(lián)劑為二丙烯酸縮乙二醇酯、二甲基丙烯酸縮乙二醇酯、季戊四醇四丙烯酸酯、1，3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1，4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1，6-己二醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯苯類中的一種或兩種以上的混合物。
3.如權(quán)利要求2所述的現(xiàn)場(chǎng)熱聚合制備方法，其特征在于:二丙烯酸縮乙二醇酯和二甲基丙烯酸縮乙二醇酯的通式為OT2=C (R1) CO2 (CH2CH2O) m-COC (R1) =CH2，其中R1為-H或-CH3, m= 1-5中的一個(gè)整數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場(chǎng)熱聚合制備方法，其特征在于:熱引發(fā)劑為偶氮類或過(guò)氧類。
5.如權(quán)利要求4所述的現(xiàn)場(chǎng)熱聚合制備方法，其特征在于:熱引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、過(guò)氧化二苯甲?；蜻^(guò)氧化二碳酸二異丙酯。
6.如權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場(chǎng)熱聚合制備方法，其特征在于:鋰離子電池液體電解液所用電解質(zhì)為六氟磷酸鋰、高氯酸鋰、四氟硼酸鋰或三氟甲基磺酸鋰，所用液態(tài)有機(jī)溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯中的一種或兩種以上的混合物。
7.如權(quán)利要求1-6之任意一項(xiàng)所述的現(xiàn)場(chǎng)熱聚合制備方法，其特征在于:聚合單體中含有共聚活性單體，共聚活性單體在整個(gè)聚合單體中所占的重量百分?jǐn)?shù)為20-80% ;共聚活 性單體的通式為
8.利用如權(quán)利要求1-7之任意一項(xiàng)所述的現(xiàn)場(chǎng)熱聚合制備方法制備的含磷交聯(lián)凝膠聚合物電解質(zhì)。
9.如權(quán)利要求8所述的含磷交聯(lián)凝膠聚合物電解質(zhì)在制備固體鋰離子電池中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C08F222/14GK103772607SQ201410038929
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】鄭金云, 馮祥明, 甄曉敏, 李肖, 趙玉芬 申請(qǐng)人:鄭州大學(xué)