專利名稱：一種鋰硫二次電池體系用凝膠型聚合物電解質(zhì)及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰硫二次電池體系用凝膠型聚合物電解質(zhì)及制備方法，屬于鋰二 次電池材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
相比目前商品化的鋰離子電池，鋰硫電池體系具有更高的能量密度，其理論比能 量達(dá)到1200Wh/kg，被認(rèn)為是最具吸引力的電池體系，在有高能量密度需求的電動(dòng)汽車、通 信設(shè)備、國(guó)防軍工等領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。但是單質(zhì)硫?qū)щ娦圆?，電化學(xué)活性低；放電 產(chǎn)物鋰硫化合物容易被電解質(zhì)溶液所溶解，并與鋰金屬負(fù)極反應(yīng)，從而產(chǎn)生一系列的壽命 和安全的問(wèn)題，是制約鋰硫電池體系實(shí)用化的主要制約因素。對(duì)于硫電極的改性研究主要有復(fù)合[CN 1803631A]和包覆[Choi Y. J. , et al.，J Power Sources, 2008,184,548]兩種方法，其主要做法是在正極材料的制作過(guò)程中，大量加 入電子導(dǎo)體和鋰離子導(dǎo)體，高強(qiáng)度長(zhǎng)時(shí)間球磨，解決硫不導(dǎo)電的缺點(diǎn)，能夠在一定程度上提 高硫電極的性能。然而，這些研究均不能徹底解決鋰硫化合物在有機(jī)溶劑中的溶解而導(dǎo)致 的循環(huán)性能不良的問(wèn)題。目前的研究發(fā)現(xiàn)，電解質(zhì)的組成對(duì)電池的影響很大。Joon 等人[Joon Ho Shin，et al. , J. power sources, 2008,177,537]采用固體電 解質(zhì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)有機(jī)電解液作為鋰硫二次電池的電解質(zhì)來(lái)防止硫化物的溶解。然而固體電 解質(zhì)離子導(dǎo)電性差，其離子導(dǎo)電率一般低于10_3S/Cm，難以達(dá)到鋰硫二次電池使用的要求。 為了改善固體聚合物電解質(zhì)的室溫導(dǎo)電性能，[CN 01108824]在體系中加入碳酸酯類有機(jī) 化合物做溶劑，制成聚合物凝膠，以提高鋰鹽在凝膠體系中的離解度，改善鋰離子的遷移速 率。然而這一類凝膠聚合物電解質(zhì)膜在循環(huán)使用過(guò)程中會(huì)發(fā)生溶劑滲析現(xiàn)象，致使電池的 使用壽命縮短。[CN101635380A]采用離子液體-聚合物電解質(zhì)體系解決了溶劑滲析的問(wèn) 題，提高了電池的安全性能，但是，室溫下大多數(shù)離子液體粘度較大，與電極間潤(rùn)濕性不良； 同時(shí)，室溫下離子液體無(wú)法在電極材料表面形成固體-電解液界面膜(SEI)，使其在IV左右 就會(huì)發(fā)生還原反應(yīng)，致使電解質(zhì)體系與電極材料間的相容性不良。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決鋰硫電池體系中電解液與正負(fù)極材料相容性差的問(wèn)題，提 供一種離子導(dǎo)電率高、與正負(fù)極相容性良好、柔韌性好的彈性自支撐凝膠態(tài)電解質(zhì)膜的鋰 硫二次電池體系用凝膠型聚合物電解質(zhì)及制備方法。本發(fā)明一種鋰硫二次電池體系用凝膠型聚合物電解質(zhì)，按重量份數(shù)計(jì)，由下述組 分組成高分子聚合物1份，離子液體 1 2份，有機(jī)溶劑 1 10份，復(fù)合鋰鹽 0.1 20份，
預(yù)處理二氧化硅粒子0. 1 0. 5份。本發(fā)明一種鋰硫二次電池體系用凝膠型聚合物電解質(zhì)中，所述的高分子聚合物選 自聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚環(huán)氧乙烷、聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)、聚(環(huán)氧乙烷-環(huán)氧氯 丙烷)、聚吡咯中的一種。本發(fā)明一種鋰硫二次電池體系用凝膠型聚合物電解質(zhì)中，所述的有機(jī)溶劑為碳酸 酯類有機(jī)溶劑；所述的有機(jī)溶劑選自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、二甲基碳酸酯、二乙基碳酸 酯、甲基乙基碳酸酯中的至少兩種構(gòu)成的復(fù)合有機(jī)溶劑，復(fù)合有機(jī)溶劑中每一種組分的質(zhì) 量百分比均大于等于10%，各組分的重量百分比之和為100%。本發(fā)明一種鋰硫二次電池體系用凝膠型聚合物電解質(zhì)中，所述的離子液體為咪唑 類離子液體，所述的離子液體選自四氟硼酸1-甲基-3- 丁基咪唑、六氟磷酸1-甲基-3-乙 基咪唑、氯代-1-乙基-3-甲基-咪唑、三氟甲基磺酸亞胺1-乙基-3-甲基咪唑、二氟甲基 磺酰亞胺1-甲基-3-乙基咪唑、三氟甲基磺酰亞胺1-甲基-3-乙基咪唑、二氟甲基磺酰亞 胺1-甲基-3- 丁基咪唑、三氟甲基磺酰亞胺1-甲基-3-丁基咪唑中的至少一種，所述的離 子液體中每一種組分重量百分比均大于等于10%，各組分重量百分之和為100%。本發(fā)明一種鋰硫二次電池體系用凝膠型聚合物電解質(zhì)中，所述的復(fù)合鋰鹽選自六 氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、雙草酸硼酸鋰、高氯酸鋰、二氟甲基磺酸亞胺鋰、三氟甲基磺酸亞胺 鋰中的至少兩種，所述復(fù)合鋰鹽中每一種組分重量百分比均大于等于10%，各組分重量百 分之和為100%。本發(fā)明一種鋰硫二次電池體系用凝膠型聚合物電解質(zhì)中，所述的預(yù)處理二氧化硅 粒子的粒徑為IOnm-IO μ m，其預(yù)處理方法是采用硅烷偶合劑或鈦系偶合劑作為分散劑， 加入到二氧化硅粒子的丙酮懸浮液中，超聲振蕩2-3小時(shí)后得到經(jīng)過(guò)預(yù)處理的二氧化硅 粒子分散液，所述硅烷偶合劑或鈦系偶合劑與懸浮二氧化硅粒子的丙酮溶液的體積比為 1 (25-100)，二氧化硅粒子在丙酮溶液中的固含量5 10%。本發(fā)明一種鋰硫二次電池體系用凝膠型聚合物電解質(zhì)的制備方法，包括下述步 驟第一步按設(shè)計(jì)的組分配比分別取高分子聚合物、離子液體，有機(jī)溶劑，復(fù)合鋰鹽， 預(yù)處理二氧化硅分散液；首先，將高分子聚合物溶入碳酸酯類有機(jī)溶劑中，在室溫下攪拌至 溶液澄清后；向溶液中加入離子液體，攪拌至均勻；然后，向溶液中加入預(yù)處理二氧化硅分 散液與復(fù)合鋰鹽，攪拌至得到透明均一的凝膠液；所述預(yù)處理二氧化硅分散液的加入量按 預(yù)處理二氧化硅粒子重量折算；第二步將第一步所得凝膠液在常溫下靜置3-10分鐘后，均勻涂布成厚度為 20-80 μ m的涂層，然后，在60°C -80°C下真空干燥M 48小時(shí)，即得到鋰硫二次電池體系 用凝膠型聚合物電解質(zhì)膜。本發(fā)明人經(jīng)過(guò)諸多試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，含有離子液體與有機(jī)溶劑的復(fù)合電解質(zhì)兼有離子液 體體系的高電導(dǎo)率、不易燃和有機(jī)液體電解質(zhì)與電極材料相容性好的優(yōu)點(diǎn)。特別是，在一些 穩(wěn)定性好的咪唑類離子液體電解質(zhì)中，加入碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯等碳酸酯類有機(jī)溶劑， 可以降低離子液體的粘度，提高其電導(dǎo)率，并且通過(guò)添加含碳酸酯組分的有機(jī)溶劑，可以通 過(guò)形成穩(wěn)定的SEI膜，保證電解質(zhì)在鋰硫電池體系中的穩(wěn)定。 本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，在鋰硫電池體系中，使用混合鋰鹽是改善凝膠型電解質(zhì)的組成，
4從而實(shí)現(xiàn)聚合物電解質(zhì)與電極材料相容性的又一有效方法?；旌箱圎}不僅為電解質(zhì)提供鋰 源，而且對(duì)電極的表面鈍化起著十分重要的作用，比如LiPF6與LiBOB的混合或是LiBF4與 LiPF6的混合，均可以提高電極材料的穩(wěn)定性、高溫性能甚至是倍率充放電性能，表現(xiàn)出比 不加鋰鹽或只加入單一鋰鹽的電解質(zhì)與正、負(fù)極材料的相容性。基于此，本發(fā)明采用上述組分配比及制備工藝，獲得的鋰硫二次電池體系用凝膠 型聚合物電解質(zhì)膜由聚合物支撐體、離子液體、有機(jī)溶劑、混合鋰鹽以及二氧化硅粒子組 成，其中聚合物作為支撐載體，離子液體可有效提高離子導(dǎo)電率，有機(jī)溶劑可降低粘度、改 善潤(rùn)濕性，混合鋰鹽可有效改善鈍化膜以及與負(fù)極的相容性，二氧化硅離子可提高導(dǎo)電率 及改善界面性質(zhì)。此外，在該凝膠型聚合物電解質(zhì)中均勻地分散經(jīng)過(guò)了預(yù)處理的二氧化硅粒子，可 以提高聚合物膜的機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)電性。相比未摻入二氧化硅或摻入未經(jīng)預(yù)處理的的二氧化 硅的電解質(zhì)，本發(fā)明制備的電解質(zhì)在鋰硫電池體系中表現(xiàn)出更好的界面穩(wěn)定性，以該聚合 物電解質(zhì)組成的鋰硫電池具有很好的循環(huán)性能。本發(fā)明通過(guò)簡(jiǎn)單的涂覆和成膜工藝制備聚合物與室溫離子液體的復(fù)合電解質(zhì)膜， 結(jié)合聚合物和離子液體兩種電解質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，獲得不揮發(fā)、室溫電導(dǎo)率高、安全性好的電解 質(zhì)，滿足高容量鋰硫二次電池的需要。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和可預(yù)期的成效如下①凝膠態(tài)電解質(zhì)防止了鋰硫電池體系中硫化物在液態(tài)電解液中的溶解，提高了電 池體系的循環(huán)性能。②引入高導(dǎo)電咪唑類離子液體，離子導(dǎo)電率高，達(dá)到10_3S/cm以上，不易燃、不泄 露、安全性好。③所采用各添加劑組分(碳酸酯類有機(jī)溶劑、復(fù)合鋰鹽及二氧化硅粒子)可極大 改善電解質(zhì)與電極之間的相容性。④本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，在不改變?cè)泄に嚨幕A(chǔ)上，避免復(fù)雜的萃取步驟，也不存在 原位聚合物法殘留的聚合物單體。該法所用原料均來(lái)自于工業(yè)原料，成本低，來(lái)源廣泛，具 有很好的成本優(yōu)勢(shì)，適于工業(yè)化生產(chǎn)；有望解決目前鋰硫體系中正極材料溶解于電解液的 問(wèn)題，使鋰硫電池實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，給出具體的實(shí)施方式和操作過(guò)程，但本 發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述實(shí)施例。實(shí)施例1 一、凝膠型聚合物電解質(zhì)的制備。將Ig聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)溶于5g由碳酸 乙烯酯和二乙基碳酸酯(質(zhì)量比1 ；3)構(gòu)成的復(fù)合有機(jī)溶劑中，攪拌至溶液澄清。然后加 入Ig四氟硼酸1-甲基-3- 丁基咪唑，攪拌均勻得到混合溶液。將0. 25g 二氧化硅粒子分 散于5ml丙酮溶液中，加入0. Iml四乙氧基硅烷超聲振蕩2小時(shí)后得到經(jīng)過(guò)預(yù)處理的二氧 化硅分散液，將該分散液與0.5g六氟磷酸鋰-雙草酸硼酸鋰(質(zhì)量比1 1)的混合鹽同 時(shí)加入到混合溶液中，攪拌至得到透明均一的凝膠液。讓該凝膠液在30°C下靜置3分鐘，接 著以涂布機(jī)涂覆，在80°C下真空干燥30小時(shí)，得到均一的聚合物電解質(zhì)膜，厚度為50 μ m。 室溫下測(cè)定其電導(dǎo)率為1. 2X 10_3S/cm。將該電解質(zhì)膜沖成直徑15mm圓形薄片待用。
二、鋰硫電池的組裝與測(cè)試。為檢驗(yàn)本實(shí)施例中凝膠型電解質(zhì)膜的在鋰硫電池體 系中的性能，將其組裝成鋰硫電池進(jìn)行測(cè)試。硫-碳復(fù)合正極材料的制備方法參照已公 開(kāi)發(fā)明專利(李永等，用于鋰離子電池正極的由于納米結(jié)構(gòu)硫-介孔碳復(fù)合材料，申請(qǐng)?zhí)?200910199577，公開(kāi)號(hào)CN 101728538)。將硫-碳復(fù)合正極材料、聚偏氟乙烯(粘結(jié)劑)以 及乙炔黑按8 1 1(重量比)混合均勻，調(diào)制成漿料，均勻涂覆于鋁箔集流體上，烘干后 沖成直徑為IOmm的圓形正極片。將步驟一中的凝膠型電解質(zhì)膜置于硫-碳正極和金屬鋰 負(fù)極之間，在手套箱內(nèi)組裝成鋰硫電池。利用Land電池測(cè)試系統(tǒng)對(duì)上述半電池在室溫下進(jìn) 行恒流充放電性能測(cè)試，充放電電流為50mA/g，充放電電壓范圍為1.5-3V。首次充放電的 放電容量可達(dá)492mAh/g，在經(jīng)過(guò)20個(gè)循環(huán)之后，放電容量穩(wěn)定在415mAh/g，循環(huán)穩(wěn)定性好。實(shí)施例2 一、凝膠型聚合物電解質(zhì)的制備。本實(shí)施方式中凝膠型聚合物電解質(zhì)的制備與具 體實(shí)施方式1不同的是采用Ig聚偏氟乙烯，復(fù)合有機(jī)溶劑由5g碳酸乙烯酯、二乙基碳酸 酯與二甲基碳酸酯(三者質(zhì)量比1 3 1)構(gòu)成，所采用的離子液體由0.5g六氟磷酸1-甲 基-3-乙基咪唑與0. 5g氯代-1-乙基-3-甲基-咪唑構(gòu)成；所采用的IOg復(fù)合鋰鹽由四氟 硼酸鋰、雙草酸硼酸鋰與高氯酸鋰(三者質(zhì)量比4 3 3)構(gòu)成；其它與具體實(shí)施方式
1 相同。室溫下測(cè)定其電導(dǎo)率為0. 9X10_3S/cm。二、鋰硫電池的組裝與測(cè)試。為檢驗(yàn)本實(shí)施例中凝膠型電解質(zhì)膜的在鋰硫電池體 系中的性能，將其組裝成鋰硫電池進(jìn)行測(cè)試。電極的制備、電池的組裝、測(cè)試條件同實(shí)施例 1，其首次充放電的放電容量達(dá)到511mAh/g，多次循環(huán)穩(wěn)定容量保持在454mAh/g。實(shí)施例3 —、凝膠型聚合物電解質(zhì)的制備。將Ig聚丙烯腈溶于5g碳酸丙烯酯、二乙基碳酸 酯與甲基乙基碳酸酯(三者質(zhì)量比3 1 1)組成的復(fù)合有機(jī)溶劑中，攪拌至溶液澄清。然 后加入1. 5g由三氟甲基磺酰亞胺1-甲基-3-乙基咪唑、二氟甲基磺酰亞胺1-甲基-3-丁 基咪唑、三氟甲基磺酰亞胺1-甲基-3-丁基咪唑(三者質(zhì)量比1 1 1)構(gòu)成的離子液 體，攪拌均勻得到混合溶液。將0. 2g 二氧化硅粒子分散于丙酮溶液中，加入0. Iml四 乙氧基硅烷超聲振蕩2小時(shí)后得到經(jīng)過(guò)預(yù)處理的二氧化硅分散液，將該分散液與3g由高氯 酸鋰、二氟甲基磺酸亞胺鋰與三氟甲基磺酸亞胺鋰(三者質(zhì)量比1 1 1)構(gòu)成的復(fù)合鋰 鹽同時(shí)加入到混合溶液中，攪拌至得到透明均一的凝膠液。讓該凝膠液在30°C下靜置10 分鐘，接著以涂布機(jī)涂覆，在80°C下真空干燥M小時(shí)，得到均一的聚合物電解質(zhì)膜，厚度為 70 μ m。室溫下測(cè)定其電導(dǎo)率為0.8X10_3S/cm。將該電解質(zhì)膜沖成直徑15mm圓形薄片待 用。二、鋰硫電池的組裝與測(cè)試。為檢驗(yàn)本實(shí)施例中凝膠型電解質(zhì)膜的在鋰硫電池體 系中的性能，將其組裝成鋰硫電池進(jìn)行測(cè)試。電極的制備、電池的組裝、測(cè)試條件同實(shí)施例 1，其首次充放電的放電容量達(dá)到475mAh/g，多次循環(huán)穩(wěn)定容量保持在390mAh/g。實(shí)施例4 一、凝膠型聚合物電解質(zhì)的制備。本實(shí)施方式中凝膠型聚合物電解質(zhì)的制備與具 體實(shí)施方式3不同的是高分子聚合物聚丙烯腈與混合鋰鹽的質(zhì)量比為1 5.其它與具體 實(shí)施方式3相同。室溫下測(cè)定其電導(dǎo)率為1. lX10_3S/cm。二、鋰硫電池的組裝與測(cè)試。為檢驗(yàn)本實(shí)施例中凝膠型電解質(zhì)膜的在鋰硫電池體系中的性能，將其組裝成鋰硫電池進(jìn)行測(cè)試。電極的制備、電池的組裝、測(cè)試條件同實(shí)施例 1，其首次充放電的放電容量達(dá)到488mAh/g，多次循環(huán)穩(wěn)定容量保持在426mAh/g。比較例1 :(不加入碳酸酯類有機(jī)溶劑)將Ig聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)溶于5g N-甲基吡咯烷酮中，攪拌至溶液澄清。 然后加入Ig四氟硼酸1-甲基-3- 丁基咪唑，攪拌均勻得到混合溶液。將0. 25g 二氧化硅 粒子分散于5ml丙酮溶液中，加入0. Iml四乙氧基硅烷超聲振蕩2小時(shí)后得到經(jīng)過(guò)預(yù)處理 的二氧化硅分散液，將該分散液與0.5g六氟磷酸鋰-雙草酸硼酸鋰(質(zhì)量比1 1)的混 合鹽同時(shí)加入到混合溶液中，攪拌至得到透明均一的凝膠液。讓該凝膠液在30°C下靜置10 分鐘，接著以涂布機(jī)涂覆，在80°C下真空干燥M小時(shí)，得到均一的聚合物電解質(zhì)膜，厚度為 40 μ m。室溫下測(cè)定其電導(dǎo)率為0. 78 X 10_3S/Cm。比較例2 (不加入混合鋰鹽)將Ig聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)溶于5g碳酸乙烯酯和二乙基碳酸酯(質(zhì)量比 1 3)中，攪拌至溶液澄清。然后加入Ig四氟硼酸1-甲基-3-丁基咪唑，攪拌均勻得到 混合溶液。將0. 25g 二氧化硅粒子分散于5ml丙酮溶液中，加入0. Iml四乙氧基硅烷超聲 振蕩2小時(shí)后得到經(jīng)過(guò)預(yù)處理的二氧化硅分散液，將該分散液加入到混合溶液中，攪拌至 得到透明均一的凝膠液。讓該凝膠液在30°C下靜置10分鐘，接著以涂布機(jī)涂覆，在80°C 下真空干燥M小時(shí)，得到均一的聚合物電解質(zhì)膜，厚度為50 μ m。室溫下測(cè)定其電導(dǎo)率為 0. 56X10_3S/cm。比較例3 (不加入經(jīng)過(guò)預(yù)處理的二氧化硅粒子)將Ig聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)溶于5g碳酸乙烯酯和二乙基碳酸酯(質(zhì)量比 1 3)中，攪拌至溶液澄清。然后加入Ig四氟硼酸1-甲基-3-丁基咪唑，攪拌均勻得到 混合溶液。將0.5g六氟磷酸鋰-雙草酸硼酸鋰(質(zhì)量比1 1)的混合鹽加入到混合溶液 中，攪拌至得到透明均一的凝膠液。讓該凝膠液在30°C下靜置10分鐘，接著以涂布機(jī)涂覆， 在80°C下真空干燥M小時(shí)，得到均一的聚合物電解質(zhì)膜，厚度為40 μ m。室溫下測(cè)定其電 導(dǎo)率為 0. 62 X IO-Vcm0
權(quán)利要求
1.一種鋰硫二次電池體系用凝膠型聚合物電解質(zhì)，按重量份數(shù)計(jì)，由下述組分組成高分子聚合物1份，離子液體1 2份，有機(jī)溶劑1 10份，復(fù)合鋰鹽0. 1 20份，預(yù)處理二氧化硅粒子0. 1 0. 5份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰硫二次電池體系用凝膠型聚合物電解質(zhì)，其特征在 于所述的高分子聚合物選自聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚環(huán)氧乙烷、聚(偏氟乙烯-六氟丙 烯)、聚(環(huán)氧乙烷-環(huán)氧氯丙烷)、聚吡咯中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋰硫二次電池體系用凝膠型聚合物電解質(zhì)，其特征在 于所述的有機(jī)溶劑為碳酸酯類有機(jī)溶劑；所述的有機(jī)溶劑選自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、 二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、甲基乙基碳酸酯中的至少兩種構(gòu)成的復(fù)合有機(jī)溶劑，復(fù)合有 機(jī)溶劑中每一種組分的質(zhì)量百分比均大于等于10%，各組分的重量百分比之和為100%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鋰硫二次電池體系用凝膠型聚合物電解質(zhì)，其特征在 于所述的離子液體為咪唑類離子液體，所述的離子液體選自四氟硼酸1-甲基-3- 丁基 咪唑、六氟磷酸1-甲基-3-乙基咪唑、氯代-1-乙基-3-甲基-咪唑、三氟甲基磺酸亞 胺1-乙基-3-甲基咪唑、二氟甲基磺酰亞胺1-甲基-3-乙基咪唑、三氟甲基磺酰亞胺 1-甲基-3-乙基咪唑、二氟甲基磺酰亞胺1-甲基-3-丁基咪唑、三氟甲基磺酰亞胺1-甲 基-3-丁基咪唑中的至少一種，所述的離子液體中每一種組分重量百分比均大于等于 10%，各組分重量百分之和為100%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鋰硫二次電池體系用凝膠型聚合物電解質(zhì)，其特征在 于所述的復(fù)合鋰鹽選自六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、雙草酸硼酸鋰、高氯酸鋰、二氟甲基磺酸 亞胺鋰、三氟甲基磺酸亞胺鋰中的至少兩種，所述復(fù)合鋰鹽中每一種組分重量百分比均大 于等于10%，各組分重量百分之和為100%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰硫二次電池體系用凝膠型聚合物電解質(zhì)，其特征在 于所述的預(yù)處理二氧化硅粒子的粒徑為IOnm-IO μ m，其預(yù)處理方法是采用硅烷偶合劑 或鈦系偶合劑作為分散劑，加入到二氧化硅粒子的丙酮懸浮液中，超聲振蕩2-3小時(shí)后得 到經(jīng)過(guò)預(yù)處理的二氧化硅粒子分散液，所述硅烷偶合劑或鈦系偶合劑與懸浮二氧化硅粒子 的丙酮溶液的體積比為1 (25-100)，二氧化硅粒子在丙酮溶液中的固含量5 10%。
7.制備如權(quán)利要求1所述一種鋰硫二次電池體系用凝膠型聚合物電解質(zhì)的方法，包括 下述步驟第一步按設(shè)計(jì)的組分配比分別取高分子聚合物、離子液體，有機(jī)溶劑，復(fù)合鋰鹽，預(yù)處 理二氧化硅分散液；首先，將高分子聚合物溶入碳酸酯類有機(jī)溶劑中，在室溫下攪拌至溶液 澄清后；向溶液中加入離子液體，攪拌至均勻；然后，向溶液中加入預(yù)處理二氧化硅分散液 與復(fù)合鋰鹽，攪拌至得到透明均一的凝膠液；所述預(yù)處理二氧化硅分散液的加入量按預(yù)處 理二氧化硅粒子重量折算；第二步將第一步所得凝膠液在常溫下靜置3-10分鐘后，均勻涂布成厚度為20-80 μ m 的涂層，然后，在60°C -80°C下真空干燥M 48小時(shí)，即得到鋰硫二次電池體系用凝膠型 聚合物電解質(zhì)。
全文摘要
一種鋰硫二次電池體系用凝膠型聚合物電解質(zhì)，由聚合物支撐體、離子液體、有機(jī)溶劑、混合鋰鹽以及二氧化硅粒子組成；其制備方法是將咪唑類離子液體、二氧化硅與復(fù)合鋰鹽在溶有高分子聚合物的碳酸酯類溶液中制成凝膠液，然后涂布，干燥，得到凝膠型聚合物電解質(zhì)膜。本發(fā)明所制備凝膠型聚合物電解質(zhì)可有效防止鋰硫電池體系中硫化物在液態(tài)電解液中的溶解，離子導(dǎo)電率高，且不易燃、不泄露；聚合物電解質(zhì)制備工藝簡(jiǎn)單，原料來(lái)源廣泛，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)H01M10/0565GK102130364SQ20111003686
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2011年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月12日
發(fā)明者伍上元, 劉宏專, 周向陽(yáng), 唐晶晶, 婁世菊, 楊娟, 鄒幽蘭 申請(qǐng)人:中南大學(xué)